土木学会第73回年次学術講演会(平成30年8月)

Ⅲ‑426

アンカー式補強土壁の地震時変形メカニズムに関する動的遠心模型実験
豊田工業高等専門学校

正会員 ○小林 睦

豊橋技術科学大学

正会員 三浦 均也

岡三リビック

正会員

小浪岳治，林豪人

１．はじめに補強土壁の地震時被害が少ないことは既に知られているが，供用年数の経過に伴って設計・施工当初に期待した性能が発揮できなくなってくると，被災してしまうことが報告されている。筆者らは，地震時被災メカニズムを明らかにするために，裏込め地盤密度を通常施工よりも小さくし，地下水他が高い状態にあるアンカー式補強土壁の地震時変形メカニズムを調べてきた 1)。このような条件においても，200gal 程度の地震動では壁高に対する鉛直度が 3％程度の変形におさまり，補強領域の一体化が耐震性の高さに影響を及ぼすことを指摘した。本研究では，加振振幅を段階的に上げていき，崩壊に至るプロセスを検証したので以下に報告する。
２．動的遠心模型実験

75は 1/20 であり，20G100DH210040050@8=400EPW1A7A3A8A4A9A5A10EPH2SG3225unit : mmunit : mm

SG4：変位計：圧力計

EPH3EPW4 175

60

盛土：加速度計：ひずみゲージ

200
EPH4EPV1 EPV2 EPV3 EPV4

層厚 40mm の基盤層を設 け ， そ の 上 に

A2EPW2EPW3AW4EPH12540

DH4A6250

AW3100土壁の下部には，

A1SG2AW2DH3Dr=90% で 締 め固 め た

DV5DV4300275

SG1AW1DH1の遠心力場において，加振実験を行う。補強

DV3DV250@8=400

DV125

概要を示す。模型縮尺

60 55

基盤層A0EPV573@4=292330

1554204 40 50 50 50 50 50 50 52 4図 1 に模型地盤の18 37 36 37 36 37 36 37 184201080

図 1 模型地盤概要

Dr=70％になるように空中落下法により補強盛土を構築した。基盤層，補強盛土層には乾燥した 7 号硅砂を用いた。壁面の変位は DH1～4 で計測し，壁面裏および仮想背面土圧は，それぞれ EPW1～4，EPH1～4 で計測する。タイバーにはひずみゲージを貼りつけ，補強材張力を算出した。
加振実験は，表 1 に示すステップで行う。周波数 2Hz の sin 波を 20 波与えた。本稿では，レベル１地震動に相当するステップ
1 およびすべり破壊直前のステップ 4 について考察を加える。

表 1 加振ステップ
加振ステップ123456

平均加速度 模型地盤（gal）
状況
205―
397―
578―
761―
930
すべり破壊
1040
すべり破壊

３．補強材による拘束効果
図 2 に，ステップ 1 における壁面パネル 1 枚あたりに作用する土圧と補強材 1 本あたりに作用する張力の時刻歴を示す。ただし，壁面パネル 1 枚に 2 本のタイバーが接続されているので，補強材が負担する土圧は壁面パネルに作用する土圧の半分程度であることを付記しておく。これらより，盛土の下部ほど，補強材張力が加振前と比較して加振後の方が大きくなっていることとが指摘できる。一方で，最上部の SG1 では減少している。
これは，乾燥砂を用いて Dr＝70％で盛土を築造したために，振動によって締め固められたためであると考えられる。このことによって，補強材張力が作用し，補強領域内に拘束効果が生じていくと考えられる。SG1 の張力が減少したのは，盛土材が下方に移動したためであろう。特に，最下部の EPW4 が示す土圧が最も小さい
キーワード 遠心模型実験，振動台実験，補強土壁
連絡先〒471-8525 愛知県豊田市栄生町 2-1 豊田工業高等専門学校環境都市工学科‑851‑

ＴＥＬ0565-32-8811

000.20.4
時間 (s)0.601010000.2(a)EPW1，SG10.4
時間 (s)

00.6EPW4
SG420201010000.2(b) EPW3，SG30.4
時間 (s)

補強材張力 (kN/本)

1020

壁面に作用する土圧 (kN/枚)

10EPW3SG320

補強材張力 (kN/本)

20

壁面に作用する土圧 (kN/本)

壁面に作用する土圧 (kN/枚)

EPW1
SG1

20

補強材張力 (kN/本)

土木学会第73回年次学術講演会(平成30年8月)

Ⅲ‑426

00.6(c) EPW4，SG4

図 2 壁面パネル 1 枚あたりの土圧，補強材 1 本あたりの張力の時刻歴（ステップ 1）
30張力の波形が同期していることが指000.2

摘できる。

ることがうかがえる。図 4 にステッ
プ 4 における壁面 1 枚あたりの土圧

000.60.20.4
時間 (s)0.6(b) EPW4，EPH48080
EPW1SG16060404020200000.20.4
時間 (s)と補強材 1 本あたりの張力の時刻歴0.68060604040202000(a)EPW1，SG1を示す。これより，最上部では土圧，80
EPW4SG400.20.4
時間 (s)0.6(b) EPW4，SG4張力がゼロを示していることが分か

図 4 壁面パネル 1 枚あたりの土圧，補強材 1 本あたりの張力る。加振中の動画より，補強領域外の時刻歴（ステップ 4）

部を通るすべり面が顕在化してきて土圧，補強材力が作用しなかったと考えられる。図 5 に加振ステップごとの DH1,4 の時刻歴を示す。これより，200gal 程度では，変形量は極めて小さく，800gal 程度になると，すべり面が顕在化してくるものの，壁

Step1
Step2
Step3
Step4

1000

Step1
Step2
Step3
Step414.5mm

水平変位DH4 (mm)

その面に沿って土塊が振動したため，2020水平変位DH1 (mm)いる様子がうかがえた。したがって，補強材張力 (kN/本)

ことより，補強領域が一体化してい壁面に作用する土圧 (kN/枚)が逆位相であることが分かる。この10

図 3 壁面裏土圧，仮想背面土圧の時刻歴（ステップ 1）

図 3 に，壁面裏土圧と仮想背面に3(a)中の一点鎖線より，両者の波形

EPH4
EPW4(a)EPW1，EPH1

４．地震時変形メカニズム作用する土圧の時刻歴を示す。図0.4
時間 (s)

20

壁面に作用する土圧 (kN/枚)

が，いずれのケースにおいても土圧，

10

補強材張力 (kN/本)（b）の波形に一点鎖線で示している

土圧 (kN/m2)

いることが推察される。また，図 2220て補強領域内にアーチ作用が生じてEPH1
EPW1

土圧 (kN/m )ことから，補強材の拘束効果によっ

0.20.4時間 (s)(a)DH10.6

103.6mm000.20.4
時間 (s)

0.6(b) DH4

図 5 壁面パネル変位の時刻歴高に対する鉛直度は 2.7％と施工管理基準内におさまることが分かった。このように，補強領域が一体化していると高い耐震性能を示し，大変形を起こす場合は，補強領域を横切るすべり面が形成されることが分かった。
参考文献
1) 佐藤ら：地下水浸透がアンカー式補強土壁の地震時挙動に与える影響について，第 52 回地盤工学研究発表会講演概要集，pp.1469-1470，2017‑852‑