第 53 回地盤工学研究発表会
2018 年 7 月0857

H - 02 （高松）

補強材破断を想定した地下水が高いアンカー式補強土壁の地震時挙動について
補強土工法

遠心模型実験

地下水位

豊田工業高等専門学校

国際会員

豊橋技術科学大学

国際会員

岡三リビック国際会員

小浪○小林睦三浦均也

岳治，林豪人1．はじめに
補強土壁においても，他の構造物同様に維持管理の局面に入ってきており 1)，時間の経過に伴って設計・施工時に期待した排水機能等の劣化に起因して，耐震性が高いといわれていた補強土壁でさえも被災した事例が報告されてきている。これまで，部材の劣化による被災事例の報告は見当たらないが，設計・施工マニュアルに何らかの要因で補強材の異常が認められた場合の対応が記載されている 2)ことから，補強材そのものの機能低下を想定した健全性評価は重要であるといえる。補強土壁の安定性照査においては，壁面に作用する土圧に対して，補強材の引抜けや破断に対して行う。
筆者らは，これまでに地下水が高い状態にあるアンカー式補強土壁を対象に，アンカープレート寸法を変化させて，補強材の引抜きを限界状態に設定した遠心力場浸透実験を実施してきた。その結果，補強材設置層毎の引抜け安全性照査よりも，補強土壁全体のバランスで表現する安全率で崩壊現象を捉えることができた 3)。また，常時だけでなく地震時において，過剰間隙水圧の増加に伴う地盤の引抜き抵抗の低下を再現した遠心力場加振実験を実施してきた。これらの結果，裏込め地盤密度が小さくても，アンカープレートの引抜き安定性が確保されている場合は，補強領域は一体となって挙動することが明らかになってきた 4)。
そこで本研究では，補強材設置層においてタイバーの破断を再現した層を設けることで，一体化した補強領域の挙動を改めて検証するとともに，この種の限界状態がアンカー式補強土壁の性能に与える影響を調べたので以下に報告する。
2．遠心力場加振実験
unit：mm

壁面材

アンカープレートが 65％になるように，補強材設置層毎に締め固めて作製した。

同士の結合は重力の作用のみとなっている。破断想定層を設け11030 30PPT2る場合，下部より 2，4 層目の補強材設置層のタイバーを針金かタイバーい，引抜き抵抗力を発揮できない状態であることが確認できて

PPT3

PPT1：小型圧力計 163：間隙水圧計

図1る。
ク内に粘性を調節したメチルセルロース水溶液を供給して浸No.5
No.4No.3
No.2No.1いる。間隙水圧計を補強領域背後と内部にそれぞれ設置してい模型地盤に 50g の遠心加速度を付与し，地盤背後の給水タン

No.6

EP4EP3EP2EP1ら乾麺に替えて引抜き抵抗力を発揮できない場合を想定した。
なお，模型地盤作製段階で，乾麺が水分を吸収して伸びてしま

No.720@8=160

ロファンフィルムを貼りつけて結合しているが，上下のパネル160すくするためである。壁面パネルは裏側の縦方向に短冊状にセ

給水タンク

No.8

タイバーを等長にしているのは，補強領域の一体化を観察しや排水孔透実験を実施する。タンク内水位が上限に達するか，D65N24L20@3=60実験システム図

表1実験コード

タイバー固定ボルトを示す。裏込め地盤は含水比 10％に調整した豊浦砂を相対密度20 10

本研究における実験システムを図 1 に示し，表 1 に実験条件

実験条件

破断想定層

加振時給水タンク（下部より）

内水位（cm）
15.0

では盛土材の流出が確認された時点で，レベルⅠ地震動に相当

D65N242，4する振幅 200Gal の地震波を 20 波与える。なお，加振周期は 1s

D65N24L2，49.2である。

D65N4413.83．結果と考察
図 2 に D65N24 における加振前後の模型地盤の写真を示す。また，画像より読み取った模型地盤の変形およびターゲットビーズの変位を図 3 に示す。これらより，地下水が上昇してくる場合，引抜き抵抗力が発揮されないとパネルのずれが生じるために，浸透水と共に盛土材が流出してくることが確認された。盛土材のこぼれ出しに伴って，その上部の補強材設置層の壁面裏に空洞が生じるために，補強材による拘束効果がなくなることから，ここでもパネルのずれが生じることになる。このケースでは，壁背面の空洞に上部の盛土材が流下したため，下部より 4 段目において，水分を吸収してのびた乾麺のタイバーは切断され，もはや補強土壁としての機能を発揮できない状態となった。これに対して，
D65N24L では，タイバーは破断しなかったものの，引抜き抵抗力を発揮できない状態であったために，裏込め地盤内水

Seismic performance of multi-anchored reinforced soil wall

Makoto KOBAYASHI, Toyota National College of Technology

hypothesized rupture the reinforcement with high ground waterlevel

Kinya MIURA, Toyohashi University of Technology
Takeharu KONAMI,Taketo HAYASHI, OkasanLivic

1711

20
パネルの脱落加振前
加振後

10001020
給水タンクからの距離（cm）

加振前後の模型地盤（D65N24）

位が高くないにもかかわらず，図 4 に示すように変形量は大きく，壁面全体が広範にわたってはらみ出していることが指摘できる。このとき，

図 3 模型地盤変形状況（D65N24）
20(15.62,16.35)
加振前
加振後

模型地盤高さ（cm）

図2

盛土材の流出模型地盤高さ（cm）

盛土材の流出に伴う天端の沈下

壁高に対する鉛直度は 5.1％であった。この変形量は，被災度応急判定表によると構造物の安定性に大きく影響せず，経過観察により使用可能の状態に分類されるものの，補強材の補強効果が発揮できない場合の性能低下は明らかである。
ここで，ケース D65N4 において，図 5 に示す模型地盤の変形状態を検(16.45,15.99)

10証する。地下水位が達していない上部の幾つかの補強材設置層は一体と001020
給水タンクからの距離（cm）なって挙動していることがうかがえるが，引抜き抵抗力を発揮できない層を挟んだ領域の一体化が確認できない。また，特に下部より 2 段目以上の壁面裏のビーズが水平方向に変位している様子が指摘できる。この

図4とき，壁高に対する鉛直度は 6.7％である。図 6 に加振実験中の過剰間隙
模型地盤高さ（cm）水圧の時刻歴を示す。これより，補強領域背後の過剰間隙水圧が負を示していることから，これまでの実験結果同様 4)に，一体化した補強領域が前方に滑動していることがうかがえるが，補強領域内の間隙水圧計 PPT3 が正の過剰間隙水圧を示していることが確認できる。また，図 7 に示す加振中の壁面圧力の時刻歴より，最下段の EP1 に着目すると，構造計算で求められる加振前の水平土圧は間隙水圧を含めて 43.0kPa であり，同図の加模型地盤変形状況（D65N24L）
20
加振前
加振後10振直前と同程度であることが分かる。ところが，加振中の土圧が 100kPa001020
給水タンクからの距離（cm）程度を示していることから，地震時水平土圧だけでは説明ができず，壁面パネル下端を支点として回転した土塊重量を支持していることがうかが

図5

破断想定層より上部が一体化して挙動しているものの，補強土壁天端の不10

すべり面に沿って変形したものと推察される。このように，アンカープレートの引抜き抵抗力が発揮できない層がある場合，その領域のみで引抜けが生じるのではなく，補強土壁全体のはらみ出し変形に至る場合があることが分かった。
4．おわりに過剰間隙水圧（KPa)える。これらのことから，本ケースでの変形モードを考察すると，補強材連続面から PPT3 が敷設している位置を含み下部より 2 段目の壁面を結ぶ

模型地盤変形状況（D65N4）
PPT1
PPT2
PPT30-100

補強土壁は，一体化することで高い耐震性能を発揮することが明らかになっている。そこで本研究では，アンカー式補強土壁の補強材の補強効果が期待できない層がある場合の影響を調べた。その結果，補強領域が一体(15.31,16.19)(16.40,15.59)

図60.10.20.30.4
加振開始からの時間（ｓ）0.5

過剰間隙水圧の時刻歴（D65N4）

化せずに，補強領域内部ですべり破壊を起こす場合があることが分かっ
健全に機能する場合と比較して著しく低下することが分かった。
《参考文献》1)宮武ら：補強土壁の維持管理に関する基本的考え方の提案，第 52 回地盤工学研究発表会講演概要集，pp.1459-1460，2017．2)土木研究センター：多数アンカー式補強土壁工法

設計・施工マニュアル第 4 版，

pp.391393，2014．3)小林ら：降雨時におけるアンカー式補強土壁の安定性に関する研究，地盤工学ジャーナル，Vol.8，No.3，pp.477-488，2013．4)100

壁面土圧（KPa)た。すなわち，このような状態における補強土壁の耐震性能は，補強材が50

00

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．

1712

EP1EP2EP3EP4

図70.1
0.2
0.30.4
加振開始からの時間（s）

0.5

壁面土圧の時刻歴（D65N4）