河川堤防の浸透に対する照査・設計のポイント

洪水後の河川沿いの堤内地では，写真のクレーター状のもの（噴砂痕）が見られる場合がある．
「ガマが噴く」と言われるもので，河川沿いでは多く見られた現象である．戦後，止水矢板が施工され，堤内地が市街化される際の盛土等により，このような現象が発生する場所は少なくなってきている．
上の写真は 2012 年の九州北部豪雨において矢部川左岸 16.0k 付近の田圃に発生したガマを写したものである．矢部川沿いの田圃では多数発生した．その後の調査で，基礎地盤の土質構造から漏水に対する対策が必要な箇所であったことが確認されており，洪水時の事象を見逃さず調査・検証することが重要である．
写真とよく似た噴砂痕は，液状化によっても生じ，東日本大震災でも多く発生した．

平成２５年６月

独立行政法人土木研究所
地質・地盤研究グループ土質・振動チーム

目 次
1. はじめに ······················································································
2. 堤防の被災形態 ·············································································

12

2.1 浸透による／2.2 侵食による／2.3 液状化による／2.4 樋管（附帯構造物など）まわりの堤体土の被災

3. 堤防の構成···················································································

7

3.1 堤防を構成する要素／3.2 土の見分け方／3.3 築堤履歴／3.4 基礎地盤・地形等の影響

4. 照査・設計の手順··········································································

14

4.1 浸透に対する／4.2 侵食に対する／4.3 地震に対する

5. 土質定数······················································································

18

5.1 浸透に対する照査・設計に係る定数／5.2 定数の設定法／5.3 密度と含水状態の定数／5.4 透水係数の推定／5.5 強度定数を求めるための試験法の種別／5.6 圧密条件とは／5.7 排水条件とは／5.8 拘
束圧の設定／5.9 強度定数のチェック／5.10 安全率と定数の関係

6. 被災しやすい堤防の見方 ·································································

29

6.1 被災しやすい堤防の断面形状／6.2 被災しやすい堤防の土層構造のとらえ方／6.3 過去の堤防の
詳細点検結果の活用

7. 堤防の浸透対策·············································································

33

7.1 破壊形態に対応した対策の考え方／7.2 浸透流計算結果の確認／7.3 すべり円弧の形状等の確認／7.4 局所動水勾配の照査位置の確認／7.5 G/W の照査位置の確認

8. 断面拡大工法················································································

38

8.1 断面拡大工法の設計／8.2 近隣への影響の回避／8.3 断面拡大工法に適した材料／8.4 断面拡大工法の施工

9. ドレーン工法················································································

42

9.1 ドレーン工法の設計／9.2 ドレーン工法の効果が高い堤防・低い堤防／9.3 ドレーン設置時の既設堤防の掘削範囲

10. 表のり面被覆工法··········································································

45

10.1 表のり面被覆工法の設計／10.2 表のり面被覆工法の効果が低い堤防土質構造

11. 川表遮水工法················································································

47

11.1 川表遮水工法の設計／11.2 川表遮水工法の効果が低い基礎地盤

12. ブランケット工法 ··········································································
13. 堤内基盤排水工法 ··········································································
14. 天端舗装工 ···················································································
あとがき ····························································································
参考資料 ····························································································
巻末資料 ····························································································
A1.土質定数と必要な土質試験法／A2.河川堤防の詳細点検フロー／A3.単位体積重量γの一般値／A4.
飽和透水係数 k の一般値／A5.Hazen の式／A6.Creager の方法／A7.福田・宇野の方法／A8.粘着力 cの一般値／A9.内部摩擦角φの一般値／A10.強度試験結果の集計／A11.Taylor 安定図表の補足説明

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1. はじめに
１）主要な河川構造物としての河川堤防は国民，地域住民，家族とその財産を護る崇高な使命を担っている．河川堤
防は先人が築造し，現在我々の世代が受け継ぎ管理しているものである．我々はこれをより良い状態とし，子孫に引き継いで行かなければならない．
２）河川法(明治 29, 1896)で河川制度が誕生し，昭和 39 年（1964）には治水に利水を加えて水系一貫管理を導入した現行の河川法の制度が確立した．この河川法改正に併せて，現在の河川堤防の基本的な管理の拠り所となる「河川管理施設等構造令（昭和 51.7）」が制定された．その後，河川法の目的に河川環境の整備と保全を取り入れた河川法改正（平成 9,1997）がなされ，現在の河川法に至っている．
３）河川堤防は，平成 9 年の河川砂防技術基準設計編の改正の中で，経験的「形状主義」の設計に「性能・機能」の照査を加える設計が導入された．平成 14 年には河川堤防設計指針が策定され，全国的に洪水の「浸透」に対する安全性照査が実施された．平成 16 年には破堤を含む大水害が多発したことを契機にして，直轄堤防に限定されているが，河川堤防の照査結果に基づいて，直轄約 1 万 km の約 3 割強の区間が弱部とする評価が初めて公表された．ただし，河川堤防の照査は，地盤工学的に専門的な内容が多く含まれるため現場の職員にはその詳細が理解しにくい部分が多い．そのため，照査による評価精度の向上，対策の優先箇所の絞り込み検討等のためには，現場の職員が照査結果を理解しチェックできるような手引書が必要とされている．また，導入された照査手法についても発展途上のものであり，現地の堤防を強化するに当って，現地の経験を地盤工学や河川工学の知見に基づいて理解することが重要であることは現状においても変わりない．堤防は延長の長い線状の土構造物のため，断面の照査だけで安全性を評価しきれない点には留意しなければならない．
４）一方，レベル 2 地震動に対する「耐震性能照査」が平成 19 年より開始されているが，東日本大震災の教訓を踏まえ基礎地盤の液状化だけでなく堤体の液状化も含めて一体的に照査可能な手法の検討が進められている．本資料では浸透面の堤防設計に主眼を置くが，外力が洪水か地震かで異なるものではなく，堤防強化はあらゆる外力について一体的に検討し，総合的に堤防が強化できる対策としなければならない．このため，堤防強化についても浸透，侵食，地震を一体的に学習すべきである．
５）河川堤防は河川近傍で得られた土砂により築造されてきた履歴を持ち，長期にわたる維持管理を容易にすることなどから「土堤」が原則とされる．しかし，その土堤は災害の発生に対応し嵩上げや拡幅がなされてきたことから様々な土質材料が使用されている．同じ粒状の土粒子でも，粘土，シルト，砂，礫，巨礫に見られるように，粒径(粒の大きさ)が著しく異なる．それらの集合体としての土の力学特性（「応力～変形」挙動等）は，粒径の分布だけでなく土が受けている圧力（拘束圧）や含水比，土の粗密（体積変化や間隙水圧の変化という複雑な挙動と相まって）によっても異なる．すなわち，一言で「土堤」といっても，実際の堤防は様々な異質の材料によって構成されているものと考えるべきである．
６）本資料は，そのような土堤の実情を踏まえながら，現場の職員の参考となるよう堤防の設計に当ってのポイントを取りまとめたものである．本資料を活用することにより，業務成果の精度向上が図れ，結果的に要対策区間の絞込み，対策優先箇所の選定が適切に行われることにつながる．また，質的整備に係る地質調査成果と照査・設計成果は，その多くが電子化され，活用しやすい環境が整いつつあるので，これらを活用し，精度向上を図ることも忘れてはならない．本資料を通じて，これら土質物性に親しみ，馴染むとき堤防の声が聞こえるに違いない．
７）新たに得られた知見や皆様のご意見をもとに，本資料を更新する予定である．

1

2. 堤防の被災形態
2.1 浸透による－視点－¾ 洪水時，降雨および河川水の堤体および基礎地盤への浸透による被災形態
・ のりすべり，パイピング－ポイント－) 過去の被災発生位置，堤防の構造諸元とその形態は？
) 発生が懸念される被災の位置，堤防の構造諸元と被災形態は？
・過去の被災発生位置やその被災形態，基礎地盤を含めた堤防の構造諸元，被災原因を調べ，整理しておく
こと．川ごとに被害の発生しやすい場所，条件が違うため，この結果を踏まえて，一連区間の設定や代表断面の選定，点検結果の分析，対策の優先順位，対策工法を考えることが重要（2.2 節も同様の主旨の問い）.
また，過去の被災発生状況と点検結果が整合しない場合もある．

－参考資料－
・河川カルテ*・被災履歴
・詳細点検結果
・地質断面図・河川堤防の構造検討の手引き（改訂版）1)など

図 2.1.1 裏のりすべり

漏水・噴砂
透水性地盤
川裏から河川に向かってパイプ状に水ミチが形成

図 2.1.2 パイピング*河川カルテとは：河川管理者が河川巡視や点検の結果，維持管理や河川工事の内容等を継続的に記録するものであり，河道や施設の状態を把握し，適切な対応を検討する上での基礎となる重要な資料である．基本カルテ，経時カルテ，施設カルテから構成される．

2

水圧による表土の盤ぶくれ

表土（粘性土）透水性地盤

図 2.1.3 揚圧力による表土の盤ぶくれ～～矢部川の破堤（浸透による被災）～～

矢部川堤防決壊箇所付近（R7.3 付近）
矢部川堤防決壊箇所付近（R7.3 付近）の開削堤防断面からの地下水浸出状況
地下水浸出状況確認位置（〇）（九州地方整備局提供）2012 年九州北部豪雨における矢部川の堤防決壊箇所（右岸 7.3k 付近）2)については，・計画高水位を超え，その継続時間が長かった
・基礎地盤上部に比較的透水性の高い砂層（以下，As 層）が堤防を横断して分布・高水敷の砂礫層（Fg 層）と As 層が繋がっていた以上を要因として，以下のプロセスにより決壊に至ったものと推察される．
・河川水の上昇に連動し As 層の圧力が高まる
・堤防のり尻付近で As 層上部の被覆土層（透水性の低い Fc 層）を破壊し，漏水・噴砂が生じた
・漏水・噴砂（As 層の土粒子の流出）により，堤防直下の空洞化が進行し，堤体が沈下・陥没
・沈下・陥没箇所から河川水が溢れ出し，堤体を洗掘
また，復旧においては，①決壊により洗掘された基礎地盤も含め良質土で置き換え堤体を再構築し，②堤防の川表側の遮水矢板（川表遮水工法，11 章）と③高水護岸（表のり面被覆工法,10 章）により河川水の浸透を遮断することとしている．
ここでの重要な課題は，透水性の高い局所的な砂層の分布を把握することである．地形及び地質の成り立ちや出水時及び出水後の点検結果等を踏まえ，調査方法を工夫することも考えられる．なお，物理探査手法の活用など，局所的な分布を効率的に把握するための調査法については今後の技術的な課題でもある．
また，堤防決壊箇所以外にもガマの発生（表紙の写真）が確認されているようにガマの発生に留まる場合と，変状が進行し決壊に至る場合とが存在する．これら事例を収集・分析することにより，危険性の違いを把握し，対策に活かすことも重要な課題である(p31 【堤防の声】参照)．

3

2.2 侵食による－視点－¾ 洪水流による被災形態
・ 高水敷および堤体表のり面の侵食¾ 高水敷の侵食
低水路からの側方侵食，洗掘に対する安全性－ポイント－) 過去の被災発生位置とその形態は？
) 発生が懸念される被災の位置と形態は？
－参考資料－
・河川カルテ・被災履歴
・定期横断測量成果（経年変化による河道の変遷）
・河川堤防の構造検討の手引き（改訂版）1)
・護岸の力学設計法 3)・堤防等河川管理施設及び河道の点検要領 4) など

図 2.2.1 侵食による被災（H23.9・音更川）

4

2.3 液状化による－視点－¾ 地震時に，地震動および（基礎地盤と堤体の）液状化による被災形態
・ 堤防沈下，はらみ出し等の変形，主に天端の縦断的な亀裂－ポイント－) 過去の被災発生位置とその形態は？
) 発生が懸念される被災の位置と形態は？
・液状化による被害実績は，特定の河川にしかないため，他の河川の被害の状況を把握しておくことも重要である．基礎地盤の液状化に関しては干拓地や旧河道等において被災率が高い．また，自然堤防上にあった堤防を引堤等により地盤条件の悪い場所に移した区間も注意を要する．さらに，築堤材料として液状化
しやすい砂を使っており，基礎地盤が粘性土の場合には，堤体の液状化により被災する可能性が高い．

－参考資料－
・河川カルテ
・被災履歴
・耐震点検成果
・地質断面図・河川構造物の耐震性能照査指針・解説 5)
・レベル２地震動に対する河川堤防の耐震点検マニュアル 6)

図 2.3.1 基礎地盤の液状化（1995 年兵庫県南部地震・淀川）7)

図 2.3.2 堤体の液状化（2011 年東北地方太平洋沖地震・阿武隈川）8)5

2.4 樋管（附帯構造物など）まわりの堤体土の被災－視点－¾ 軟弱粘土層の長期的な圧密による・ 底板下の空洞，樋管沿いの横断亀裂，継手の開き等¾ 地震時に，地震（液状化等）による
・ 底板下の空洞，樋管沿いの横断亀裂，継手の開き等¾ 洪水時に，河川水の繰返し作用による・ 樋管周りの漏水，噴砂，吸出等:

長期的な圧密や地震により周辺堤防に損傷があると洪水時に漏水等が生じやすい－ポイント－) 過去の被災発生位置とその形態は？
) 発生が懸念される被災の位置と形態は？
・ 樋管周辺堤防は弱部となる可能性がある．過去の被災形態からは，樋管の止水性(継手部の止水板の破断や函体の亀裂)や底版下の空洞の有無(天端やのり面に抜け上がりの有無)などが着目点となる．

－参考資料－
・河川カルテ
・被災履歴
・重要点検箇所台帳（樋門編）
・地質断面図・樋門等構造物周辺堤防詳細点検要領 9)など

図 2.4.1 樋管周辺での決壊（1986 年台風 10 号，小貝川）10)6

3. 堤防の構成
3.1 堤防を構成する要素－視点－¾ 堤防を構成する要素：①天端，②表のり，③裏のり，④堤体，⑤基礎地盤－ポイント－) 強化等の対策は堤防のどの部分に対応しているか？ （6 章，7 章参照）
浸透に対して望ましい状態等

典型的な対策① 天 端

できるだけ降雨を浸透させない

天端舗装工

②表のり

できるだけ河川水，降雨を浸透させない

表のり被覆工③裏のりできるだけ降雨を浸透させないが，浸透水は抜ける

ドレーン工

のり尻構造へ（浸透水を抜くため
の対策）

④堤

体

できるだけ大きく，安定した形，低透水，高強度
築堤履歴を考慮し点検・設計精度の向上を図る(3.3
節)

⑤基礎地盤

できるだけ河川水を浸透させない（相対的に川表側

川表遮水工

が低透水の方がよい）
治水地形分類図，地質縦断図等を参考に点検・設計精度の向上を図る(3.4 節)
①天端
②表のり

③裏のり
④堤体

⑤基礎地盤

図 3.1.1 堤防を構成する５つの要素～～堤防の形態と名称～～“堤防は，護岸，水制その他これらに類する施設と一体として，計画高水位以下の水位の流水の通常の作用に対して安全な構造とする”（河川管理施設等構造令 11）（以下，構造令）第 18 条）と規定されている．構造令は，堤防，高規格堤防，霞堤に適用され，越流堤，囲繞堤，背割堤及び導流堤は構造令の適用外となっている．これらは設置目的に応じて個別にその構造を定めるものであることから構造基準を統一的に定めることは適当でなく，実施例も非常に少ないためである．構造令の適用になるものとならないものが混在するが，これらの他に，連続堤，引堤，締切堤，逆流堤，輪中堤，野越し，横堤，羽衣堤，山付け堤，二線堤などに分類される様々な堤防がある．

7

3.2 土の見分け方－視点－¾ 土粒子：
「粘土」
「シルト」
「砂」
「礫」等
¾ 土粒子の構成比率 ⇒ 土の粒度試験：JIS A 1204
¾ 構成比率（「粒度組成」という）により，堤体土は，大まかに「礫質土」
，
「砂質土」
，
「粘性土」の土質に分類（構造検討の手引き参照）¾ 土質分類や締固め度等 ⇒ 強度や透水性，耐侵食性等の工学的性質が変化－ポイント－) 堤防材料として望ましい材料はどんな材料か？
・この質問は究極の問い．用いる場所(上流と下流，洪水継続時間など)や部分(3.1 節参照)によっても異なり，実際に入手可能な材料（場合によってはブレンドや改良も検討する）の中でより良いものを選択するということを常に念頭におくべき．

－参考資料－
・ 地盤材料試験の方法と解説 12)など

粒 径 (mm)0.005*

粘土

0.075*

シルト

細粒分

0.25

細砂

0.85

2

4.75

19

75

300

中砂

粗砂

細礫

中礫

粗礫

粗石

砂

礫

石

粗粒分

図 3.2.1 土粒子の粒径と呼び名

石分
13)

図 3.2.2 地盤材料の工学的分類 13)*国際基準：国際地盤工学会によれば，細粒分の２ケの区分変更(0.005→0.002, 0.075→0.0625=1/16)が 2004 年に決定した．
参考 URL: http://www.iso.org/iso/catalogue.detail.htm?csnumber=34082

8

巨石計 3.2% 礫の割合
計 82.9% 砂の割合
計 13.9% シルト・粘土の割合¾¾¾

シルト・粘土の割合を
細粒分含有率(Fc)というFc が 50%未満
砂より礫が多い土 →礫質土
礫より砂が多い土 →砂質土
Fc が 50%以上→粘性土

したがって，左に例示する土は「砂質土」と分類される．
更に、細かい分類をする場合には、
質量構成比

分類記号

接続記号

15%以上 50%未満 〇〇質なし

5%以上15%未満 〇〇まじり ‐(ハイフン)
5%未満※特に表記しない なし

砂 S(82.9%→主要)
細粒分 F(13.9%→細粒分まじり)
礫 G(3.2%→表記しない)
したがって、細粒分まじり砂（S-F）

赤線と青線の試料の違い？
・50%粒径は 0.3 mm でほぼ等しい．
・砂分は，青線は 80%近く均等な粒径，赤線は 40%で細粒分が多い．
・結果として，透水係数は青線の土の方が高く，粘着力は赤線の土の方が大きいことが多い．

図 3.2.3 土の粒度試験結果の例～～堤防の土を握ってみよう！！～～)

締固めがしやすい土質か？

)

締め固まった土かどうか？

)

透水性は？

力を入れて握るほどよく締まる．
指で押したり，足で踏んだりしてみる．
指先で擦って細かい土の混じり具合をみる．細かい土が多いほど水を通しにくい

)

施工性は？
水を加えて足踏みしてみる．柔らかくなっていくようであれば，施工性は低い．

9

3.3 築堤履歴－視点－
堤防は嵩上げや拡幅工事を経て作られた土構造物であるため，複数の土層が存在する．各土層を構成する土質の種類（粒度組成と締固めの状態等），また各土層の組成による土層構造を示す堤防建設の履歴（工事年代，施工方法，土砂採取場所も含めて）のことを築堤履歴という．

¾ 堤体内に異なる性質の土層（分布形状）が存在（土層構造）→ 浸透安全性を左右¾ 土層構造により，堤防の力学特性は多様・力学特性とは，耐浸透性，安定性，耐侵食性，耐震性など¾ 地盤調査結果だけでなく，築堤の工事記録，横断測量による堤防形状の変遷も加味しながら，築堤履歴を推定することが重要¾ 既往の照査断面には上述の方法で推定されている場合も多いが，それでも開削調
査結果と異なることも多い．築堤履歴の更新・保管は継続的に取組むことが不可
欠－ポイント－) 築堤履歴，工事記録，横断測量成果などの情報が整理・保管されているか？
・

古い工事記録についても順次電子化し，活用しやすい状況とすることと，対策の設計等においてもこれらの情報を活用する必要がある．

) 築堤履歴を反映した堤防のモデル化ができているか？
・

疑わしい場合には，工事記録などに立ち返って確認すべきである．

・工事記録
・近傍の開削調査結果 など

2.5

2.5

2.0

3.0 3.0－参考資料－
・築堤記録
・河川史・事務所史

図 3.3.1 江戸川における堤防断面の変遷 14)10

T7～S7

S14～

M29～M43

浸透流計算のモデルの例

実際の築堤履歴

図 3.3.2 築堤履歴が考慮されていない計算モデルの例～～典型的な築堤の歴史～～
改修計画に基づき施工されるようになったのは明治末期以降．それ以前の築堤工事では舟運などの理由（水深の確保）から低水路掘削土砂を用いて築堤された箇所も多い．また，明治末期以降においても十分な運搬機械がないため，手近な河床材を築堤材料として用いている．
施工方法は人力から機械施工へと推移した後でも，築造中の堤防天端から撒きだして施工（堤体中に斜めの土質構造が残存）された時期もあり，堤体内の構造は一様ではない．

大正～昭和 30 年代に行われた撒き出しと人力による締固め 15)

天端からの撒き出しによって形成されたと考えられる斜めの構造

11

3.4 基礎地盤・地形等の影響－視点－
堤防の基礎地盤は，河道変遷による複雑な侵食（時として破堤箇所では深くまで掘れる）や運搬，堆積の作用により，その土質は種々である．それを包括的に把握するための情報は，地表の高低等を表す地形図，洪水と関連の深い微地形を分類して示した治水地形分類図がある．

¾¾

堤防沿いの地盤の高低や微地形 → 基礎地盤の表層地質条件を類推
河川・地形等の特徴を把握することが重要
・・

急流 or 緩流による堆積環境の違い： 縦断勾配
堤防基礎を横切る旧河道の湾曲性 or 直線性による堆積環境の違いなど

・・

洪水時の水位の急変：河幅の変化 （例えば，千曲川や吉野川など）
風化し易さ： 堆積土砂や堤防の土粒子の鉱物組成（細粒分の多少に影響） など:

治水地形分類図から判読（直線の場合には破堤の痕跡の可能性もある）～～空中写真の利用～～
旧地形図や空中写真例えば 16)からは明治末期以降（空中写真はおよそ昭和 20 年代以降）の地形の変遷を読み取ることができる．例えば，旧河道部が耕作地へ変化していることや堤防が構築された状況（1947
年になかった堤防が 1976 年には河川沿いに連続している）など，現状の地形のみでは把握できない情報を得ることができる．

～～地質図の利用～～
地質図からは河川沿いや周辺の丘陵を構成する地質等の広域の地質情報を読み取ることができる．例
えば，河川近傍に丘陵が存在する場合には基礎地盤の深部に丘陵を構成する地質が分布すると考えられる．
また，築堤材料の土取場が明らかな場合には，おおよその堤体材料を推定することもできる．
※産業技術総合研究所地質調査総合センター17)等から地質情報を閲覧可能※縮尺は 20 万分の 1，5 万分の 1 等がある

12

－ポイント－) 旧河道などの堤防の弱点部を照査・設計の代表断面に選定しているか？
) 検討する堤防はどのような地質・地形上に成り立っているか？
) 河川・地形の特徴（堆積環境等）を踏まえ基礎地盤のモデル化を行っているか？
・

上下流のモデルを並べて見たときに，河川の特徴と整合しているか確認する．
（例えば，上流ほど透水係数が高く，下流ほど透水係数が低いかなど．
）－参考資料－
・治水地形分類図
・旧地形図
・地質縦断図 など

・地質図
・空中写真（過去からの変遷把握）～～治水地形分類図の利用～～
治水地形分類図からは平野部の扇状地，自然堤防，旧河道，氾濫平野等の詳細な地形分類を読み取ることができる．例えば，後志利別川の下流部では，河口部の砂丘や河道沿いに複雑に分布する旧河道，旧河道沿いに形成された旧川微高地，自然堤防等をみることができる．ただし，治水地形分類図は万能ではない点に注意する必要がある．例えば，河道はさらに古い時代には別の場所にあったかもしれない．

～～既往地質縦断図の利用～～
既往の地質縦断図が作成されている場合，おおよその基礎地盤の構成を把握することができる．後志
利別川下流部では砂質土を主体とした地盤構成であるが，旧河道部などでは地表面付近に粘性土や泥炭の分布が確認できる．

13

4. 照査・設計の手順
4.1 浸透に対する－視点－¾ 浸透に関する堤防の性能照査は，浸透流計算とそれから得られる浸潤面を用いた
円弧すべり，パイピング，盤膨れによる堤防破壊に対する安全性の評価¾ のりすべりの照査
円弧すべり安全率を （1.2×α）以上確保¾ パイピングの照査
局所の動水勾配を限界動水勾配以下に抑制¾ 盤ぶくれの照査
透水層から被覆土層底面に作用する揚圧力を被覆
土層土被り厚相当以下に抑制－ポイント－) 一連区間の細分は，基礎地盤の土質や微地形，堤防形状などを考慮しているか？
（3 章参照）) 代表断面は浸透に対して最も厳しい条件を有する箇所か？
厳しい条件：「堤内地盤が低い」，「堤防幅が狭い」，「局部的な砂層が分布」など

既往の地盤調査結果を活用す
ることも重要ではあるが，一連区間と代表断面の設定は今一
度確認を！
・高透水層の分布を見逃さない！
(築堤履歴，地盤調査(場合によっては周辺も含め)が重要)照査結果と対策工が対応しているか（3.1 節等参照）

適切な材料を選定し適切な施工管理を実施することにより，対策工の規模を小さくすることも可能図 4.1.1 浸透に対する照査・設計の流れ 1)

14

4.2 侵食に対する－視点－¾ 侵食に対する照査は「堤防表のり面・のり尻の侵食」，「高水敷の側方侵食」，「護岸の安定性」などの項目について実施する¾ 侵食に対する安全性は河道の形状，高水敷の幅や高さ，土質，洪水流の水理量，河岸・堤防を防護する構造物の工種，堤防の土質条件などに関係¾ 法面の侵食の照査
植生，河床構成材料の侵食限界流速＞代表流速¾ 高水敷の側方侵食の照査
高水敷幅＞洪水時に生じる侵食幅¾ 護岸の安定
工種により照査項目は異なるが，以下の項目が基本
・

のり覆工，根固め工等の限界流速＞代表流速・基礎工，または根固め工の設計に用いた最深河床高＜最深河床高－ポイント－) 一連区間の細分は，河道条件や堤防の構造（護岸の有無）などを考慮しているか？
) 代表断面は侵食に対して最も厳しい条件を有する箇所か？
厳しい条件：「流速が速い」，「河岸近くに深い局所洗掘が位置する」，「高水敷幅が狭い」など

図 4.2.1 侵食に対する照査・設計の流れ 1)

15

4.3 地震に対する－視点－¾ 基礎地盤の液状化
静的照査法により求めた沈下量 vs.外水位¾ 堤体の液状化
液状化しやすい土質＆堤体内の飽和領域の厚さ－ポイント－) 一連区間の細分は，基礎地盤の土質や微地形，堤防形状などを考慮しているか？
（3 章参照）) 代表断面は地震に対して最も厳しい条件を有する箇所か？
厳しい条件：「許容沈下量が小さい」，「地下水位が高い」，「液状化層が厚い」など

・液状化判定のためのボーリング調査では，標準貫入試験実施深度
ごとに粒度分布試験を実施する
こと

・地下水位の高さの確認方法は適
切か？
(既往のボーリング調査では，堤体内の水位をしっかりと押さえていない場合もある)
一般には，N 値と粒度分布等から液状化強度比を求めれば良い．ただし，どうしても三軸試験から求める必要があるときには，不攪乱
試料の品質には十分注意すること．

図 4.3.1 地震に対する点検の流れ 6)16

¾ 液状化判定と調査・堤防の地震による大規模な被害は主として液状化が原因．
・液状化する可能性のある土層（液状化層）の分布を調査（液状化判定）することが重要
・不攪乱試料を用いた非排水繰返し三軸試験から液状化強度比を求めることも可能だが・・・
液状化強度比は試料の乱れの影響を特に強く受ける（採取時に密な砂は緩み，緩い砂は締まることにより，本来の強度が出ない．
）ため，試料採取方法やオペレータの技術に大きく依存する・物理試験は省略されがちであるが，全深度実施し，N 値とセットのデータとすること
・地下水位の高さが重要．ボーリング調査では，無水掘りによって初期水位を押える

図 4.3.2 深度ごとの液状化判定方法 5)¾ 静的照査法（三次点検）・

静的照査法：ALID と東畑モデルが代表的

・液状化層の分布（地下水位含む）を設定することが最も重要

・ALID では，次いで，液状化強度比の設定が重要・東畑モデルでは，次いで，境界条件と非液状化層の強度の設定が重要

天端沈下量 172.5cm(a)ALID(b)東畑モデル

図 4.3.3 堤防の変形解析例 5)

図 4.3.4 東畑モデルの境界条件の種類

17

5. 土質定数5.1 浸透に対する照査・設計に係る定数－視点－
浸透に対する照査・設計においては，浸透流計算と円弧すべり面計算を実施．その際必要な定数は以下のとおり．

¾ 土質基本量：1)土粒子の密度 Gs , 2)乾燥密度ρd, 3)湿潤密度ρt, 4)飽和密度ρsat,5)間隙比 e, 6)含水比 w , 7)体積含水率θ， 8)飽和度 Sr¾ 浸透流計算に用いる土質定数（飽和透水係数 kS が最重要）
・

飽和透水係数は 5.4 節で詳説する．

・浸潤面（地下水面）より上の不飽和状態の土中への浸透や土中からの排水を不飽和浸透・
排水と呼ぶ

・

①θ ～比透水係数（ku / ksat ）関係: 体積含水率θの低下とともに透水係数ｋu は著しく低下

・ ②水分特性曲線（θ ～ψ 関係）: 不飽和状態の土中の間隙水圧は負圧（サクション）であり，体積含水率θ の低下とともにサクション

ψ は著しく増加・ 不飽和浸透・排水については①と②の関係を用いて時間的変化（非定常という）も計算するプログラムが照査業務に使用されている（構造検討の手引き 1）参照）・①と②の関係については試験方法が確立されていないことなどから，割り切って土質分類ごとに設定した関係を用いる．

¾ 円弧すべり面計算に用いる定数
・強度定数 : 粘着力 c，内部摩擦角（せん断抵抗角）φ・

強度試験から推定過程の留意事項は 5.5 節以降を参照

・

基本的な注意事項： c とφをバラバラに使用せず，一括して組合せで評価すべき－ポイント－) 検討に必要な土質定数はすべて準備できたか？
～～円弧すべり面計算とは～～

円弧すべり安全率Ｆs は，すべり土塊がその重量ですべろうとする力（正確にはモーメント）と，すべ
り円上で土が抵抗する力の比のこと．1 より大きければすべらないということであるが，照査・設計では様々な不確定要素を考慮し，1.2×α以上を求めている．
・すべり土塊の重量を求めるのに必要な土質定数：ρt とρsat
・すべり円で抵抗する土の強度：粘着力 c，内部摩擦角（せん断抵抗角）φ18

5.2 定数の設定法－視点－
新築でない既設の堤防断面の土質定数を如何に推定するかが，本節のポイントである．既往の照査で整理あるいは実施した地盤調査結果（地盤調査の頻度の高いところで，堤防延長 200～400 m
間隔毎にボーリング調査結果が存在するため隣接する照査断面の地盤調査結果）や近隣で実施の地盤調査結果を十分に活かすこと．
また，河川堤防を新設する場合には，河川砂防技術基準（調査編）に準拠すること．

¾ 土質試験から推定することが原則
・

1 つ 1 つの試験結果にはバラツキが存在（近隣の試験結果と比較すること）

・

土質定数によってよく見られるバラツキの程度は異なる
例えば，透水係数は数倍～10 倍程度，密度は±0.1g/cm3 程度

・

同じ土層・土質の定数は類似している．したがって，その粒度分布が類似した土層であって，密度あるいは N 値が類似のものは平均化できる

・

透水係数は指数のオーダーが異なるため，指数値を平均化する手段もあり得る・

次節に指摘するように異なる定数間（例えば，密度と間隙比）に定量的な関係式があるので，それを無視した平均化にならないように・土質試験結果が少ないなどの理由から土質試験結果から信頼性の高い土質定数を設定しがたい場合には，N 値等からの推定もしくは土質に応じた一般値を使用できる．推定方法
や一般的な値については，巻末資料を参照¾ 試験結果（データシート）は随時確認できるよう整理・保管することが重要－ポイント－) 土質定数の設定根拠はあるか？根拠は妥当か？
) 土質試験から推定している場合には，近傍の試験値・一般値と比較して妥当か？
（土質定数ごとのばらつきの程度を考慮すること）～～設定した土質定数の見方の一例～～
基礎地盤に同一の粘性土が分布する
場合，上載荷重により基礎地盤の強度

堤体

は増加する

堤体荷重無
↓

堤体荷重中
↓

堤体荷重大
↓

堤体荷重中
↓

堤体荷重無
↓

基礎地盤強度小基礎地盤強度中

基礎地盤強度大基礎地盤強度中

基礎地盤強度小基礎地盤に同じ粘土層が分布する場合には，堤体の荷重に応じて密度が増加し高い強度を発揮す
るようになる．同じ粘土層の強度定数の大小関係が堤体荷重に対応していないような場合には理由を確認するとよい．
参考) 堤体荷重による強度の増加 18) c = c0 + m Δpc:強度増加を考慮した粘着力，c0:基準となる粘土の粘着力，m:強度増加率，Δp:鉛直増加応力
強度増加率は，CUB 試験から求める方法や経験的な値を用いる方法（粘性土 0.3～0.45 等）がある．この他に，
土の塑性指数 Ip に応じて，cu/p0 = 0.11 + 0.0037Ip の Skempton 関係式を用いる方法もある．

19

5.3 密度と含水状態の定数－視点－¾ 湿潤密度ρ t と飽和密度ρsat¾ 密度は堤体の締固め度に応じて異なる¾ 密度（締固め度）は土の透水性や強度に大きく影響
・ 密な堤防ほど透水性が低（水を通しにくく），強度は大¾ 密度のおおよその範囲は巻末資料参照－ポイント－) 入力した密度は適切か？（桁・単位系・湿潤 or 飽和に注意） 土粒子の密度 ρs ＝Gs・ρ w ＝2.65±0.1【g/cm3】程度
 含水比 w 砂質土 10～30%程度，粘性土 30～80%程度
 間隙比 e 砂質土 0.6 前後，粘性土 1.2 前後
 締固め度 Dc ＝ 乾燥密度／最大乾燥密度【g/cm3】
 湿潤密度 ρ t ＝ρs（１＋w／100）／（１＋e）
 飽和密度 ρsat ＝（Gs＋e）／（１＋e）ρ w【g/cm3】※ρW は水の密度≒1 g/cm3

密度大

密度大

図 5.3.1 密度と土の透水性・強度との関係 19)

20

5.4 透水係数の推定－視点－¾ 飽和透水係数が大変重要
・

支配的な浸透現象を説明するためには，飽和透水係数を適切に設定することが重要

・

堤体土質が不飽和であるからといって不飽和透水係数を個別に設定する必要はない¾ 土質(粒度分布)や間隙の大きさ(粒径等)に依存¾ 単位に cm/s と m/s が使われる．単位によって 100 倍値が異なる．取り違えないように¾ 土層毎とのオーダーや隣接土との比（同じ位か百倍違う）が計算結果を左右¾ 飽和透水係数を推定する方法
・ ３種類（現地試験法，採取土試料の室内試験法，土の粒度などから推定する方法）
1) 現地試験法 20)
飽和透水係数を不飽和な堤体表面で測定する方法として一例を挙げると，締固めた地盤の透水試験（JGS
1316-2003）がある

2) 室内試験法 13)
3) 土の粒度や間隙比などから推定する近似的方法
i）10％粒径を用いる Hazen 式，ⅱ)20％粒径を用いる Creager の方法，ⅲ）50％粒径，均等係数と間隙比も考慮する理論式，など巻末資料参照－ポイント－) 設定した透水係数は土質・締固め度から考えて妥当か？
) 室内試験では密度か間隙比が現場の状態に近いか？
) 試験値は近似的方法による推定値と比較して大きなズレがないか？
透水係数 k (cm/s)
10-9

10-8

10-7

実質上不透水

10-6

10-5

非常に低い

10-4

10-3

10-2

低い

100

中位

微細砂，シルト
砂－シルト－粘土混合土

粘性土

10-1

101

102

高い

砂および礫

清浄な礫

図 5.4.1 透水係数 k の目安 13)～～透水係数のイメージ～～ｖ ： 流速(cm/s),

給水
浸透水

管断面積A

浸透長さＬ

水頭ｈ

流量Ｑ測定マスQ / A = v = ki = kh / L

k : 透水係数(cm/s),
i = h / L :動水勾配
礫質土：○×１０－０＝○×1 cm/s
砂質土：○×１０－２＝○×1/100cm/s
シルト：○×１０－５＝○×1/100,000cm/s
粘性土：○×１０－６＝○×1/1,000,000cm/s（ダルシーの法則）※ρW は水の密度≒1 g/cm3

21

5.5 強度定数を求めるための試験法の種別－視点－¾ 想定するすべり円上の土の「応力状態」と「排水状態」を再現できる試験法を選択する¾ 土のせん断強度（粘着力ｃ，内部摩擦角φ）→ 土の三軸圧縮試験（JGS 0520～0524）¾ 土のせん断強度は以下の条件で大きく異なる・

せん断の前に供試体を圧密させる／させない・

せん断中に供試体の体積変化（排水）を許す／許さない－ポイント－) 試験条件と対象土の組合せは適切か（表 5.5.1 参照）？
すべり円上の土の状態を推定して試験条件（①と②）を決定①せん断前の応力状態（圧密応力）は？
②せん断中の排水条件は？

表 5.5.1 三軸試験の試験条件
試験条件

圧密

排水条件

対象土・特徴

UU 試験

無

非排水

飽和した粘性土が対象．特に，現地で採取した不攪

備考

乱試料の現場強度の推定に使われることが多い．圧
密しないので，採取した深度の強度しか分からない．

CU 試験

有

非排水

飽和した粘性土（不攪乱試料）や砂質土，礫質土（不攪乱・再構成試料）が対象．

有

CUB

非排水

試験
CD 試験

有

排水

飽和した粘性土（不攪乱試料）や砂質土，礫質土（不実務上は c’, φ’を cd,

攪乱・再構成試料）が対象．間隙水圧を測定するのφd に代用することもで，この影響を排除した整理(c’, φ’)も可能．

できる．

飽和した砂質土，礫質土（不攪乱・再構成試料）が対象．

～～試験条件のアルファベット～～
・最初の文字が圧密の有無
U：圧密なし（unconsolidated）．C：圧密あり（consolidated）
・2 つ目がせん断中の排水条件
U:排水なし（undrained）．D：排水あり（drained）．
・はと表現されることもあり，この B または￣は間隙水圧を計測することを意味する

22

5.6 圧密条件とは（すべり面上の拘束圧状態に対応させること）－視点－¾ 三軸試験における圧密とは，土のせん断強度に及ぼす拘束圧（深度）の影響を調べるために，土の要素（円柱形が多い）に力をかけ，すべり面上の拘束圧の状態を模擬すること¾ 圧密が伴う試験（CU, CUB, CD）
・ 圧密応力（拘束圧）を 3 段階程度変えてせん断強度を求めて破壊応力円の包絡線（直線）の切片と傾斜角から強度定数を求める．
試験法〔CU, CUB, CD〕に対応して:拘束圧増加に伴う強度増加を表す内部摩擦角〔 φcu, φ ', φd 〕

: 拘束圧ゼロにおける強度である粘着力〔 ccu, c’, cd〕（正規圧密粘土の場合，c’=0）¾ 圧密が伴わない試験（UU）では，採取した深度の強度しか分からない．
・（飽和していれば，）内部摩擦角は 0，不飽和粘土もあるが，設計上はφu = 0 と見なす

不攪乱試料または再構成試料
圧密試験機内で拘束圧を与え圧密させた後にせん断試験を行えば、深度（拘束圧、せん断面に働く直応力）に応じた強度を調べることができる

拘束圧小

強度
同じ土でも浅い所と深い所のせん断強度は全く異なる
圧密（当然、深いほど強い）φ
拘束圧が大きいほど、大きなモー
ル円

c

拘束圧
拘束圧大
深度

深いほど密度も高いので、その影響もある

・深度（拘束圧、せん断面に働く直応力）に応じた強度の増加割合を角度（内部摩擦角φ）で表現。
・深さ（拘束圧、せん断面に働く直応力）0における強度を粘着力c

図 5.6.1 圧密と深度，定数（c, φ）の関係※ここでは分かり易さを優先したため，拘束圧などの言葉の使い方は厳密ではない．

23

5.7 排水条件とは(せん断されるときの間隙水を逃す（排水）か密封（非排水）か
換言すると，体積変化を許すか許さないか)－視点－¾ すべり面が切る堤体内の土層(スライス底面が切る土層)がせん断時に非排水性(細粒土)なら UU 試験，CU 試験，CUB 試験，排水性(粗粒土)なら CD 試験をそれぞれ適用する(H24.2「構造検討の手引き」改正)¾ 排水条件を変える理由
・

排水とは，水の出入りが自由（吸水する場合もある）

・

排水分だけ体積減（密度と強度が増加），
吸水分だけ体積増（密度と強度が低下）

・

非排水では，水の出入りがなく，密度が変わらない

・

透水係数が大きい場合（礫質土等）は，水の出入りが可能→排水条件

・

透水係数が小さい場合（粘性土）は，水の出入りが不可能→非排水条件～～排水条件の奥深い世界～～
一般に土はせん断変形時に体積が変化する．密な砂礫は膨張傾向，緩い砂礫や粘土は収縮傾向を示す．かなり
透水係数の高い砂礫は別にして，堤体のり面が瞬時に崩れると，体積変化する時間が十分にないため「非排水条件下」となる．せん断に伴う体積変化は，土粒子間の水が移動することにより可能となることから，せん断速度に較べて透水係数が大きくなければならない．密な土砂は膨張しようとして過剰間隙水圧が負になり有効応力が増加し，強度も増加する．緩い土砂は収縮しようとして正の過剰間隙水圧が発生して有効応力が低下し，強度も
低下する．
200
非排水（緩い）せん断に伴う間隙水圧増分Δu (kN/m2)

非排水（密）
排水

正の間隙水圧100

体積変化して間隙水圧の発生なし

0体積膨張傾向体積収縮

負の間隙水圧の発生

傾向

‐100
0

5

10

15

軸ひずみ εa (%)

排水条件による間隙水圧増分の違い

排水条件による有効応力経路の違い

実際の現象と体積変化の関係を考えた場合に，例えば，ゆっくりとした地すべりであれば比較的透水係数の低い土でも体積変化がある程度可能であるが，急激なのり面の崩壊だと高い透水係数の土でなければ体積変化はできない．このように排水条件は想定する現象と土質の相対的な関係に左右されるものであり，本来透水係数だけで判断するものではないが，堤防で想定する現象はのり面のすべり崩壊であるため，透水係数によって排水条件を選定することができる．ただし，緩い礫質土等で CD 試験を実施するとせん断中に密度が増加し，強度を過大評価する可能性もあるため，注意が必要である．また，実際にはいくら透水係数が小さくても全く体積変化しないということは有り得ないが，試験条件としては割り切って排水と非排水の 2 つの条件のどちらかを適用している．

24

5.8 拘束圧の設定

大きな拘束圧（地盤内の深い位置に相当）での試験が実施されて粘着力が過大に評価される可能性を抑制するため，すべり面に作用する低い応力レベルのせん断試験を実施するべく，H24.2 に「構造検討の手引き」を改正した．

－視点－¾ 堤防のすべり面に作用する拘束圧 → 大きくても数十～50kN/m2 程度¾ 想定されるすべり面の拘束圧に応じて試験時の圧密条件を設定¾ 低拘束圧の試験が難しい場合，CUB 試験を実施し，c’, φ’を代用することも検討 1)
低圧時のせん断強度が重要

低拘束圧の CU 試験

図 5.8.1 CU 試験の拘束圧による違い～～想定されるすべり面の拘束圧～～

拡 大
単位体積
重量γ
τ : すべり面に作用するせん断応力(kN/m2)
σn : すべり面に作用する垂直応力(kN/m2)
c : 粘着力(kN/m2)
φ : 内部摩擦角(°)

三軸試験で設定する拘束圧の目安（σnの算出）

深さH

重量W
垂直力
N
傾きα

Ν : 垂直力 (kN/m, 単位奥行き当たり)W : すべり土塊スライスの重量(kN/m)

α : すべり面の傾き(°)

円弧の長さL

Wは，すべり面での土被り圧（深さH）で近似可能.その場合,

γ : すべり土塊スライスの単位体積重量(kN/m3)
H : 円弧の深さ(m)【例題】 高さ8m規模の堤防で，円弧の深さHが3m，円弧の傾きαが15°の位置における垂直応力σを算出しよう．
ただし，すべり面より上の土塊は一様で単位体積重量γ = 17kN/m3(湿潤密度ρtは約1.7g/cm3)とする．
①土被り圧 = γ ×H = 17×3 = 51kN/m2②垂直応力σn = (土被り圧)×cos α = 51×cos15°= 約49kN/m2

25A.

垂直応力σn = 約49kN/m2 （拘束圧の目安）

5.9 強度定数のチェック－視点－¾ せん断強度
・土の強度は，せん断強度(－強さ，－抵抗)とも呼ばれ，図 5.9.1(a)応力～ひずみ・関係の○印で示されるひずみ 15%までの最大のせん断抵抗かピーク強度か，ひずみが増加しても一定状態の残留強度などで表す．これはある拘束圧(直応力)に対応する強度である．

¾ せん断強度と強度定数の違い
・強度定数は，拘束圧を３種類程度変化させて実施した複数の供試体の試験結果から求めた粘着力 c と内部摩擦角φのことを言い，特定の拘束圧に対する（供試体１本１本の）せん断強度とは区別する．

¾ 照査・設計に用いる強度定数のチェック法
以下の手順で行うチェックを行う．
1) 試験した土質試料の採取地点・深さ等の確認①堤体断面・距離標，②採取ボーリング番号，③深さ，④土質名・土層名等
2) 同じ土層の断面内における連続性の確認（築堤履歴，基礎地盤の成り立ち，密度・N 値，粒度分布等に基づき）
3) 土層構造の妥当性の確認した上で，強度定数と距離標の関係を図化
・

隣接する断面と土層構造を比較し，築堤履歴(3.3 節)や基礎地盤の成り立ち(3.4 節)から妥当かを確認した上で，各土層，試験条件ごとに強度定数等の縦断距離方向の分布・変化を診る

4) 強度定数がある程度の数がある場合には分布特性に応じて，小さいバラツキの時は平均化し，大きいバラツキの時は異常値の取捨を行う

r

主応力差

主応力差

a-

5) データが少ない場合のチェック法（次頁下段）
a- r

(a)
応力～ひずみ関係

体積増加（実線）
間隙水圧（点線）

∆V

(b)

U

U

e

(c)

間隙比

間隙比

e

ひずみ

ひずみ

15

緩い土

密な土
ひずみ

ひずみ

図 5.9.1 緩い土と密な土の“応力～ひずみ～体
積変化率∆V”等の関係

26

図 5.9.2 地点の柱状図と定数整理例

1),2)については，図 5.9.2 のような図を使い，3),4)については，図 5.9.3 のような図を使い検討する．強度定数だけでなく，密度や間隙比等についても同様の図を描くと良い．粘土層の粘着力については図 5.9.4 の整理を行うと，強度増加率（5.2 節参照）を算出することができる．バラツキの原因を検討（粒度分布や細粒分含有率，粗密の影響，場合によってはデータシートに戻り図 5.9.6のような破壊包絡線の引き方も考察する）する．このような方法で信頼性の高い定数設定することが適正な設計に不可欠である．

図 5.9.3 内部摩擦角の距離方向分布例↑→これらよりバラツキが大きなケースが多い．個々の図 5.9.4 粘着力の深度分布例

堤防でデータの点検を行うことが重要¾ 特定データのチェック方法A) UU 試験の破壊包絡線がφu≧0 となる場合が図 5.9.5(a)である．通常は同図(b)のようにφu=0 となるべきである．(a)は土試料が不飽和土のときに間隙空気部分が圧縮して生じやすい．粗密によっても同様の結果が得られる場合もあるので，
まずはデータシートから供試体ごとの飽和度と密度を確認する．飽和度が十分に高い場合には，飽和化すると強度が低下することも踏まえ，低い
強度（飽和度と密度の組み合わせ等にもよるが例えば(a)の破線の切片）として評価すべきである．3 つのモール円の大きさのバラツキが大きいときには，応力ひずみ関係（図 5.9.1(a)）も比較すると良い．一般に供試体ごとの粒度分布試験は実施しないことが多いが，供試体ごとの粒度分布の違いがバラツキとなって現れる場合もある．
ｃ = const.

(a)

(b)

Φu = 0 線
Cuσσ

図 5.9.5 UU 試験の典型的な試験結果
B) 低拘束圧の試験（5.8 節参照）が少ない場合等，試験値に疑義がある場合を含めて，堤体土質の強度は低応力レベルを正確に推定すべき．例えば，図 5.9.6 のようなモール円が得られた場合には，破線ではなく，実線のように最も拘束圧の小さい円を利用すると良い（ただし，一番低い拘束圧と一番高い拘束圧の円を使えば良いということではない）
．

C
σr

σ

図 5.9.6 CUB または CD 試験結果の破壊線

27

5.10 安全率と定数の関係－視点－¾ 特に粘着力の設定精度がすべり安全率に大きく影響する．
（一般に）・ 細粒分含有率が多い粘性土の場合，粘着力 c が大きく内部摩擦角φ は小さい・ 砂・礫の含有率が多い砂質土の場合，粘着力 c が小さく内部摩擦角φ は大きい
→ 密な砂の粘着力 ccu の値は拘束圧の影響もあり非常に大きくなる場合がある．

－ポイント－) 堤体や基礎地盤の土質と土質定数（c, φ）の組み合わせは妥当か？

堤防高さ ５ｍ
天端幅 ５ｍ
外水位 ４ｍ
のり面勾配 １：２

計算条件
Φ=20° 30°40°c=1kN/m2
10
20

c とφをそれぞれ 3 パターン変えてすべり安全率との関係を整理

2.5

円弧すべり安全率 Fs

円弧すべり安全率 Fs

試算結果

2.464

2.0
1.736

1.5
1.0
0.5

0.998

2.5
2.0
1.405

1.5
0.998

1.0
0.5

0.662

10
20
粘着力 ｃ （Φ=30°）

20
30
40
内部摩擦角 Φ （ｃ=1kN/m2）

ｃを３パターン変えた場合の最小安全率の変化

φを３パターン変えた場合の最小安全率の変化

0φよりｃを大きくする方が安全率は大きくなる⇒ ｃを期待できない砂の堤防より，細粒分を適度に含んだ堤防の方が，すべりに対する最小安全率が大きくなる

図 5.10.1 円弧すべり安全率と土質強度の関係（土木研究所試算）28

6. 被災しやすい堤防の見方
6.1 被災しやすい堤防の断面形状－視点－¾ 堤防の浸透安全性には，断面の形状も影響するため，被災しやすい堤防の断面形状を把握しておくことは重要である．
－ポイント－) 代表断面の選定に活かしているか？
ただし，堤体や基礎地盤の土質・その構造によっても被災しやすさは変わるので，総合的に判断すること．

表 6.1.1 堤防の断面形状と浸透安全性の関係
被災しにくい堤防

浸透安全性

被災しやすい堤防

大 ＞ 小

堤防高さが低い

堤防高さが高い（10m 超など）

大 ＞ 小

堤防敷幅が広い

堤防敷幅が狭い

大 ＞ 小

のり面勾配が急

のり面勾配が緩い

大 ＞ 小
平均動水勾配が緩い（堤内地盤が高いとき）

平均動水勾配が急（堤内地盤が低いとき）

29

6.2 被災しやすい堤防の土層構造のとらえ方－視点－¾ 堤体や基礎地盤の状況に応じて被災のしやすさが異なる．
堤防の土層構造が問題¾ 透水性地盤において裏のり尻下や堤内地盤側に粘性土等の難透水層が分布していると，いわゆる行止り地盤を形成し，湿潤面を押し上げ，漏水やパイピングが発生しやすい．
－ポイント－) 以下のような基礎地盤，土層構造を代表断面の選定に活かしているか？
漏水

図 6.2.1 難透水性の旧堤防と透水性の高い拡幅部の組み合わせ（湿潤面の押し上げ）

漏水

図 6.2.2 難透水性主体の堤体の中に透水性の高い土層がはさまれている場合
このよう構造の断面が存在する場合には築堤履歴や工事記録を調べ，同じような構造の堤防の範囲のあたりをつけること．必要に応じて地盤調査を行うこと．

透水性地盤

図 6.2.3 基礎地盤の行き止まり構造30

難透水性地盤～～堤体構造に関する試算（外水位のみ作用）～～k=2.0×10-3cm/s

20h 40hk=2.0×10-3cm/s

75h

川表から連続した浸潤線が形成

k=3.0×10-2cm/s
75h40h

k=2.0×10-3cm/s

20h

k=2.0×10-3cm/s

浸潤線の発達が促進される
降雨があるとのり面下で高くなる

k=1.0×10-4cm/s

75h

k=2.0×10-3cm/s
20h
k=2.0×10-3cm/s

40h

浸潤線の発達が抑制される（土木研究所試算）
全体に均質な堤防（①のケース）に比べ，高透水層が存在すると（②のケース），極端な場合川裏
のり面にまで浸潤線が達する．また，透水性の低い旧堤が存在すると浸潤線の発達は抑制され，同程
度の外水位が作用しても裏のり側の浸潤線は低い（③のケース）．しかし，降雨がのり面から浸透するときには，裏のり尻部に浸潤線が高く現れて，のり尻で漏水が生じる．対策としてはドレーン工法
が有効である．

～～～【堤防の声】「膿（ウミ），泥濘（ぬかるみ）」は対策が必要か？～～～小段やのり尻が「ぬかるむ」ことは，図 6.2.1 や図 6.2.2 のように裏のり面から漏水があるときや降雨の後に見られ，堤体土質の排水性が悪い場合が多い．裏のり尻側にドレーン工があり，その上の小段が膿んでいる場合には，ドレーン工の目詰まりによる浸潤面が上昇の懸念があるため，ドレーン工から浸透水の流出した跡を確認すること．
一方，表のり面から漏水する場合もある．堤内地盤高が高く地下水が表のり面から出ている場合には，不透水の護岸や表のり被覆工で防ぐことは間違い．

～～～【堤防の声】被災履歴の情報“漏水あり”の意味？～～～“漏水”の有無情報は多いが，二つの意味があるので何れに属するか留意した対応が必要：① 漏
水が清水でパイピング破壊になる恐れがないときのもの．漏水量を計測することにより，堤体土質の透水係数を推定することができ，洪水・雨水に対する耐浸透性の評価に利用できる．②漏水が清水でなく土砂による濁りがあるとき，堤体土砂のパイピング・内部侵食が懸念される．流出した土砂量の多少により深刻さが異なるが，最悪は堤体内部に空洞（パイピング孔）が生じている恐れがあるため，空洞の規模を確認するための調査が不可欠である．

31

6.3 過去の堤防の詳細点検結果の活用－視点－¾ 堤防の詳細点検結果を整理・分析
・ 各河川における浸透安全性が不足する堤防区間（要対策区間）の現状を把握する
・ 要対策区間に，堤防整備状況や流下能力，外力等，各河川の特徴が表れるため，様々な観点から要対策区間の現状を分析する必要がある．

－ポイント－) 管理する河川堤防の要対策区間の現状は？
・

全国的に要対策の理由として多いのは，裏のりすべり，裏のり尻パイピング破壊である．
しかも地域，河川，流域毎に特徴がある．下図は全国の直轄堤防の破壊形式を整理した結果である．各担当者が管理する河川の堤防で想定される破壊形態の特徴を把握して，対策の効果（工法によって適不適がある）を理解するよう努めるべきである．
なお，既往文献 21)にも幾つかの地整，河川データの概略の傾向が記述されているので対策
工法の絞込みの参考になろう．
⑧表法のみNG
0.5%
⑦パイピン
グのみNG
13.8%

⑤表法･パイピ
ングがNG
0.3%⑥裏法のみNG
13.1%①すべてOK
59.2%④裏法･表法がNG
2.0%③裏法・パイピングがNG
9.5%※直轄堤防全体では，③,⑥,⑦の被災形式が多い②すべてNG1.5%

図 6.3.1 直轄河川堤防の総延長約１万 km 中の詳細点検結果（治水課調べ H23.1 時点）

32

7. 堤防の浸透対策
7.1 破壊形態に対応した対策の考え方－視点－¾ 破壊形態に対応した工法を選択すること¾ 対策工施工後はモニタリングにより効果を確認するとよい－ポイント－) 基礎地盤や堤体の土層構造，照査結果，被災履歴から想定される被災形態に対応した対策工法を選定しているか？
) 対策工のモニタリング、維持管理方法は検討したか？
表 7.1.1 破壊形態に応じた対策の考え方
章

工法

8

断面拡大工法のり面すべり盤ぶくれ・パイピング①浸透路長の延長（動水勾配の低下）②のり面を緩くすることによる安定性の向上①裏のり面下部の堤体内水位の低下②せん断強度の大きい材料へ
の置き換え

9

ドレーン工法10

表のり面被覆工法

11

川表遮水工法（矢板工法）①基礎地盤の浸透水量を低減②裏のり尻近傍（基礎地盤）の水圧を低減

12ブランケット工法①浸透路長の延長②裏のり尻近傍（基礎地盤）の水圧を低減

13

堤内基盤排水工法

14

天端舗装工

①裏のり尻部の動水勾配の低減①浸透路長の延長②裏のり面下部の堤体内水位の低下-①裏のり尻部の揚圧力の低下①堤体内への浸透水量低減

33

7.2 浸透流計算結果の確認－視点－¾ 例えば，ドレーンがある場合にドレーン内の水位が上昇するのは不適当．
¾ 詳しく確認したい場合は，浸潤線とともに，流速ベクトル分布をチェックする（透水係数が大きい層で流速ベクトルが大きいか，など）¾ さらに，浸潤線の上昇過程などをチェックする（すべり・パイピングの照査は高水位継続時間終了時点で実施）のがよい－ポイント－) 浸潤線は，堤体材料や対策工法を勘案して異常な形になっていないか？
堤体内の浸透水は、ドレーンから外部へ速やかに排水されるためドレーン内やドレーン上に水が溜まるのは不適当ドレーン工

ドレーン工の排水効果を見込めば、浸潤線はドレーン工の下端を通る

図 7.2.1 ドレーン工がある場合の浸透流計算結果の確認例

図 7.2.2 旧堤がある場合の浸透流計算結果の確認例（6.3 参照）
注： 浸透流計算プログラムの中には降雨を土要素内に強制的に注入するものも存在する．降雨の影響が計算結果に強く現れ，裏のり尻部の浸潤面が高くなり，過剰に不安定な（設計上は過剰に安全側の）評価を与える結果になる．このような懸念がある場合には，プログラム内の堤体表面の境界条件設定が妥当かの判断ができる専門家の助言を受けるべき．

34

7.3 すべり円弧の形状等の確認－視点－¾ 円弧すべり計算で最小安全率が得られた円弧の形状，位置を確認－ポイント－) 下図のような円弧の形状・位置になっていないか？

円弧が深すぎる例（下の粘土層の強度が弱いことが原因．浸透問題ではなく，軟弱地盤の問題（盛土できるか，盛土の施工速度は．圧密沈下の周辺への影響は．
）として検討（5.2 節の強度増加率を参照）．既設堤防
では，深いすべりが発生することは考えづらいため，強度定数の設定を再検討すべき．
）

円弧が浅すぎる例（表層がすべる程度であれば，堤防の機能は大きく低下するわけではない．
砂質土では粘着力が小さく浅いすべりが発生し易く計算される．ただし，浅いすべりを端緒として大きなすべりに発展する進行性の崩壊も．
）

円弧は浸潤線を切るように

円弧は擁壁を切らないように（計算条件の設定に問題）

図 7.3.1 すべり円弧形状の確認

35

7.4 局所動水勾配の照査位置の確認－視点－¾ のり尻部の条件（構造物・浸潤線）と合致した評価が重要¾ 局所動水勾配の値は，浸透流計算の要素の大きさによって変化－ポイント－) 下図のような位置で局所動水勾配を算出していないか？
) 浸透流計算の要素の大きさは堤防高さの 1/10 程度以下になっているか？
擁壁背面の排水が不適切で堤体内水が上昇する場合は擁壁の上でも照査すべき．

iv

iv
ih
×

ih

擁壁があることで，のり尻において水平方向のパイピングは生じない
ことから，鉛直方向のみの照査とするべき．
ただし，擁壁背面の排水が適切に行われていることが条件

iv
iv
ih

ih

裏のり尻
基礎地盤

裏のり尻
基礎地盤

コンクリート水路でパイピングは生じない．

浸潤線より上の位置でパイピングは生じない．

浸潤線
照査位置は浸潤線以下とする．
ドレーン

図 7.4.1 局所動水勾配の確認

36

7.5 G/W の照査位置の確認－視点－¾ 堤防高が 10m 以下で，被覆土層厚が 3m 程度以上の場合や粘性土地盤の場合にはパイピング破壊・盤ぶくれに対する安全性の照査は原則的に不要 1)¾ のり先（基礎地盤）に分布する粘性土の物性も確認のこと
・ 基礎地盤の粘性土が有機質土（腐植物を混入する場合や泥炭など）の場合，被覆土層の重量 G が小さくなるため注意が必要¾ 対策の基本は，押さえ盛土
・ 用地費次第ではあるが工事費だけを考えれば非常に安価．また，特別な維持管理は必要ない－ポイント－) 最も盤ぶくれが起こりやすい（G/W の最も小さな）位置で照査しているか？

（G/W が最も小さくなる箇所）

G/W
G/W

G/W

裏のり尻
基礎地盤
（粘性土）

裏のり尻
基礎地盤
（粘性土）

最も盤ぶくれが起こりやすい位置で照査すること．
（当然，できる限り正確に地盤条件を調べることも重要）

図 7.5.1 G/W の照査位置の確認

37

8. 断面拡大工法
8.1 断面拡大工法の設計－視点－¾ 堤体断面の拡大およびのり面を緩傾斜化
・ 浸透路長の延長（動水勾配の低減）と緩勾配
・ のり面すべりと盤ぶくれ・パイピングに対する安全性向上¾ 堤防強化については，断面拡大工法の採用を基本とすること¾ 「川表側では河積の確保」，「川裏側では用地の確保」に留意のこと－ポイント－) 軟弱地盤か？
・

軟弱地盤の場合には，周辺（8.2 節参照）や既設堤防（8.3 節参照）への圧密沈下の影響について十分配慮すること～～相似形の堤防であれば安全率は同じ？～～
戦後に発達した地盤工学に基づけば間違いであり，Taylor の安定図表 22)（図 8.1.1）からも明らかとなる．図中の記号とその利用法を説明と計算例を示す．
（Taylor の図表）平地に築造された，斜面勾配β(°)で高さ H の単純な斜面盛土（土質は均質で単位
体積重量γ，粘着力 cd(tf/m2)，内部摩擦角φd(°)）の安全率 Fs を求める．安定図表に記載されている記号の関係式は以下のとおり．
c = cd / Fs, tan(φ) = tan(φd) / Fs
（問い）H = 6.7m, β = 40°, γ = 1.70 tf/m3,
c = 2.0 tf/m2, φ = 10°の安全率を求めよ．
（使い方）Fs = 1.5 を仮定すると，
φ = tan-1[(tan(10°)/1.5] = 6.7°をパラメータにしてβ = 40°の横座標に対する縦座標値を読むと安定数は 0.118．
∴0.118 = c / (γ H*)=2/1.5 /(1.7H*)∴H* = 6.67 m.
これはすでに 6.7m に近く，Fs = 1.5 と近似しても良いくらいであるが，真のFs 値は少し小さい筈なので，Fs = 1.4 を仮定して，同様の試算をすると H* = 7.31 m
を得る．従って，内挿法でFs = 1.4+0.1×(7.31-6.7)÷(7.31-6.65) = 1.49を得る．
小段があるのり面は直線で近似し,直線斜面で試算することも可能である．
その他に有用な手段を巻末付録に掲載したので参考にされたい．
図 8.1.1

38

Taylor の安定図表

8.2 近隣への影響の回避－視点－¾ 基礎地盤が軟弱な箇所で断面拡大工法を用いる場合には，下記の近隣への影響に留意が必要
・

基礎地盤の圧密沈下 → 近接民家を引き込み沈下する恐れ（図 8.2.1 参照）

・

基礎地盤の側方流動 → 近接民家や堤内地の構造物が変形する恐れ（図 8.2.2 参照）

・

観測施工，引き込み沈下対策（矢板工法による地盤の縁切りなど），変形対策（緩速施工・
変位吸収トレンチなど）を検討すること:

引き込み沈下対策として矢板工法などの地下水流を阻害する恐れのある工法を使用する場合には，透水性矢板などのように一定の地下水流を確保できる工法を検討すること（11 章参照）

図 8.2.1 断面拡大による近隣への影響

宅盤の高さは維持

沈下

圧密沈下
矢板による縁切り

図 8.2.2 断面拡大による圧密沈下の影響対策

39

8.3 断面拡大工法に適した材料－視点－¾ 基本的な土質材料
・ 川表（堤外）： 既存堤体より透水性の低い土質材料
・ 川裏（堤内）： 既存堤体より透水性の高い土質材料¾

施工
・ 締固めが容易でせん断強度の高い材料を使用（締固めづらい現場条件となりやすいため．ブレンドや改良も検討．
）

難透水性材料

透水性材料

基本断面形状

図 8.3.1 断面拡大材料の土質
透水性材料

難透水性材料

基本断面形状湿潤線の押し上げ，大規模に崩壊する恐れ

図 8.3.2 断面拡大材料の土質（表と裏の透水性が逆の場合）～～～【堤防の声】断面拡大に伴う築堤技術に関して，
土堤原則に反しない研究例～～～
今後の調査研究成果により，砕石の効用が再評価される可能性がある．後述のドレーン工は裏のり尻の水位低下が主な狙いであるが，のり尻の安定化のために構造によっては擁壁的な抵抗を期待する側面がある．フィルダ
ムにおいては砕石の混入割合が 30～40 %以上の場合には一般の土工でよく採用される礫補正が適用できない 22)ことから大型締固め試験等を実施するように，同じ「土」でも砕石の混入割合等により「土」の挙動は大きく変化
する．堤防を作ってきた先人はこのような「土」の挙動の変化を十分に理解せずに，砕石を利用していたかも知れない．主に砕石が使われるドレーン工も挙動が大きく異なることからすれば異種材料であり，タブー化される
23),24)が始められており喜ばしい．
面があるが，河川堤防砂礫の変形・挙動特性に関する調査研究例えば

40

8.4 断面拡大工法の施工－視点－¾ 基礎地盤が軟弱な箇所で断面拡大工法を用いる場合には，施工において下記に留意が必要．
¾ 施工過程で基礎地盤のすべり破壊の恐れがあるため，施工前と施工中の基礎地盤の強度を確認¾ 一般には施工管理により強度増加の発現を確認しながら嵩上げを実施
・ 施工管理（動態観測）によって沈下と変位を監視し，既設堤体の安定・周辺地盤への影響を把握して施工すること．
・ 施工にあたっては既設堤防とのなじみのための段切りなどが必要
・ できるだけ大型の施工機械が入る幅を確保（締固められるよう）・ のり面近傍の締固め度を上げるためには，余分に盛って大型の施工機械で締固め，後に余盛部分を削り取り，のり面成形することが有効

軟弱粘土層の強度の過大評価

図 8.4.1 嵩上げによる軟弱粘土層のすべり～～～【堤防の声】乾いた堤防と湿った堤防～～～
堤防の強さは、湿り具合（含水状態）によって大きく変わる。
砂質土では湿った状態では、サクションという力が働き（拘束圧と同じ働きをする）、完全に飽和した状態よりも大きな強度を発揮する。サクションはわずかに湿った状態で最も大きく、含水状態が飽和に近づくにつれ小さ
くなり、完全に飽和した状態でゼロとなる。また、完全に乾燥した状態もゼロである。粘性土の場合には砂質土に比べれば含水状態は変化しにくいものの、同様の傾向であり、乾くと石のようになることもある。しかし、ある程度乾いてくると乾燥収縮のために亀裂が入ることもあり、乾けば良いとは限らない。
また、含水比が大きいほど透水係数も大きくなる。乾いた土に水をかけると弾いてなかなか染み込まないが、一旦、水が染みて土の色が変わるとみるみる水を吸い込むようになるということは誰しも経験をしているだろう。
洪水が来る前の堤防の含水状態が低ければ（乾燥していると）、洪水時に河川水は染み込みにくくなる。
さらに、東日本大震災では堤体液状化による被害も多く見られたように、多くの場合、堤防は乾いていた方が強いと言える。
一方で、設計においては、浸透流計算では事前降雨により十分に高い含水状態となったところに河川水位を作用させ、円弧すべり計算では完全飽和状態の強度定数を使っている。これは、実際の状態に比べ安全側の評価になっている場合が多いと考えられるが、現実には含水状態をコントロールすることは難しい。
ただし、コントロールは難しいとは言え、維持管理や対策工の設計において、含水状態に配慮する（湿りやす
い箇所はどこか、できるだけ浸透させない・速やかに排水させる）ことは重要である。

41

9. ドレーン工法
9.1 ドレーン工法の設計－視点－¾ 裏のり尻部にドレーン工（高透水ゾーン）を設置
・ 裏のり部の水位低下とせん断強度の増大，のり尻部の動水勾配低減
・ のり面すべりとパイピングに対する安全性の向上¾ ドレーン工設計時の留意事項
・ ドレーン工の厚みは，0.5m 以上（沈下しても排水阻害が生じない厚み）
・ ドレーン工の幅は，平均動水勾配が 0.3 未満（深く入れすぎない）
・ ドレーン材料は，透水性が高く，かつせん断強度の大きい材料を選定
・ ドレーン工の堤防側にはフィルター材（吸出し防止材）を敷設::

フィルター材は，堤体土の吸い出し防止ができて(開孔径が過大にならないで)かつ長期的に目詰まりを起こさない(開孔径が過小にならない)要件をみたすこと
フィルター材(粒状フィルター,ジオテキスタイル)には多くの種類・製品があり,またフィルター材の透水係数を推定する試験法が施工現場の土圧に対応していない懸念などがあるため,ドレーン工の効果を検証したモニタリング事例の蓄積と情報交換が望まれる．

・ ドレーン工末端の堤脚水路の位置は 2H ルール－ポイント－) 堤脚水路，流末処理の検討は行ったか？
) ドレーン工は深く入れすぎていないか？
) ドレーン工を設置するために良質の堤体土を大きく切り取ることになっていないか？（土質定数が適切に設定できないのではないか？）

図 9.1.1 ドレーン工の断面形状－参考資料－¾

ドレーン工設計マニュアル 25)
・ 本マニュアルには,吸い出し防止シートの規格として, 0.1 mm≦O 95≦D 85 ( O 95 はジオテキ
スタイルの 95%開孔径, D 85 は堤体土の 85%粒径)が示されているが,河川土工マニュアルでは,O 95≦D 85 ≦1.0 である．
（一般的な粒状フィルターについては,Terzaghi の規準 :5 F 15<D 15< 5 F 85などがある．F15 は粒状フィルターの 15%粒径，F85 は粒状フィルターの 85%粒径）

42

9.2 ドレーン工法の効果が高い堤防・低い堤防－視点－¾ 裏のり尻を透水性の大きい材料で置換し，浸透した水を速やかに排水¾ 堤体の透水係数が，10-3～10-4cm/s 程度の場合に特に高い効果¾ 堤体の透水性が高い場合，および逆に透水性が低い場合は，ドレーン工法の効果が発揮されにくい．
・ 試算結果によると堤体の透水係数が高く（5×10-2cm/sec），ドレーンの透水係数との差異が少ない場合，ドレーン工法の効果が発揮されにくい．また，堤体の透水係数が低く（5×10-5cm/sec）なると，ドレーン工法による水位低下効果はドレーンのごく近傍に限られてしまう．

－ポイント－) ドレーン工を設置する堤体の透水係数は？
フィルター部-3-4

k= 10 ～10 cm/s

ドレーン部
堤脚水路

図 9.2.1 ドレーン工法の効果が高い堤防

図 9.2.2 堤体の透水係数に応じた浸潤線の差異（土木研究所試算）43

9.3 ドレーン設置時の既設堤防の掘削範囲－視点－¾ 既設堤防にドレーンを設置する場合，堤防の掘削が必要．掘削範囲が過大にならないよう留意¾ 堤体のせん断強度や透水係数によっては，ドレーンの規模を大きくしないと安全率を満足できない場合がある．そのような場合には，埋戻し部分の土質や締固め度を精査することにより，ドレーンの規模を小さくでき，既存堤防の掘削範囲を小さくできる可能性もある．
掘削範囲
ドレーン

掘削範囲を
見直し
既設堤体よりも高透水性の強度の高い土質材料
小規模ドレーン

図 9.3.1 既設堤防の掘削範囲～～～【堤防の声】パイプドレーン工法 26)～～～
ドレーン工の工費が嵩むため考慮されたのは，新幹線や道路盛土の排水工法として使用されているパイプドレーン工法がある．裏のり尻部から水平に挿入した排水管から浸透水を抜く工法である．
中規模の河川堤防で 1 例実施例があるが，吸出し防止フィルターを挿入する．そのモニタリング成果は情報交換し確認するべきである．

44

10. 表のり面被覆工法
10.1 表のり面被覆工法の設計－視点－¾ 表のりを遮水シート等の難透水性材料で被覆・ 浸透路長の延長による堤体内水位の低下
・ のり面すべりとパイピングに対する安全性向上¾¾

堤体が，透水性の高い礫質土や砂質土の場合に効果が大きい
被覆範囲は，のり尻から天端のり肩まで－ポイント－) 被覆材料（遮水シート，覆土・護岸ブロック等）のすべりは検討したか？
・

遮水シートの摩擦抵抗，護岸ブロックの利用，覆土の締固め，下記の残留水圧等に留意する必要がある．

) 遮水シートを用いる場合には，河川水位の低下時に，シート背後の残留水圧による浮き上り対策を講じているか？

図 10.1.1 表のり面被覆工法
基礎地盤の透水係数や降雨，のり面勾配によっても効果が変わる【次頁参照】

45

10.2 表のり面被覆工法の効果が低い堤防土質構造－視点－¾ 基礎地盤の透水性が高い場合
・ 浸透水が基礎地盤から回り込む．基礎地盤の対策の併用を検討する必要あり¾ 降雨の影響で裏のり尻付近の堤体内水位が上昇する場合はドレーンの併用を検討－ポイント－) 表のり面被覆工法を設置する基礎地盤の透水係数は？

透水性地盤
浸透水の回り込み⇒ 矢板との併用等の検討

基礎地盤の透水性が高い場合

川表で遮水しても降雨の影響で裏のり尻付近の堤体内水位が上昇⇒ ドレーンとの併用等の検討

降雨の影響が大きい場合
図 10.2.1 表のり面被覆工法が不適な堤防土質構造46

11. 川表遮水工法
11.1 川表遮水工法の設計－視点－¾ 川表のり尻に遮水矢板等による遮水壁を設置
・ 基礎地盤への浸透流量を低減
・ 盤ぶくれ・パイピングに対する安全性を向上¾

裏のり尻の局所動水勾配を低減させるためには，貫入深度は少なくとも透水層厚の 90%以上必要（透水層があまりに厚い場合，現実的ではない場合もある）－ポイント－) 遮水壁の種類・打設方法は，施工箇所の状況に応じて検討したか？（打設時の振動や設置後の腐食など）．
) 平常時の地下水流の阻害（地下水位の低下や堰上げ）などの影響について十分な検討したか？
遮水壁（鋼矢板，地中連続壁等）
表のり面被覆工法との併用が原則

透水性地盤

図 11.1.1 川表遮水工法（矢板工法）
1.0

局所動水勾配低減率 i/io

0.9
0.8
0.7

矢板を透水性地盤厚の 90%以上貫入すると局所動水勾配が大幅に低下

0.6
0.5
0.4
0.3
0.2

大規模堤防
中規模堤防

0.1
0.0
0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

止水矢板貫入率(矢板長/透水層厚)

図 11.1.2 矢板貫入率と局所動水勾配の関係 1)

47

11.2 川表遮水工法の効果が低い基礎地盤－視点－¾ 径の大きい礫や玉石が基礎地盤に分布する場合，貫入時に矢板が変形し，遮水性が保てない懸念がある¾ 基礎地盤の透水性地盤が広域に分布している場合，遮水矢板の上下流端から浸透
水が回り込む 27)ことにより，遮水効果が確保できない可能性がある－ポイント－) 求める性能を満足するよう遮水壁の設置範囲について堤防縦断方向にも検討したか？

図 11.2.1 遮水矢板上下流端からの浸透水の回り込み（見取り図）

4812. ブランケット工法－視点－¾ 高水敷を難透水性材料で被覆・ 浸透路長の延長
・ 盤ぶくれ・パイピングに対する安全性向上¾

ブランケット工法の留意点
・ 高水敷が礫質土や砂質土など，透水性の高い土質の場合に効果が期待
・ ある程度の効果を発揮するには，30m 以上の幅が必要とされる・ 侵食対策として効果も期待できる場合がある
・ 堤体の透水性が高い場合は，ブランケット工法を単独で使用しても効果が低い．表のり面被覆工法との併用が原則となる．
・ ブランケットに土質材料を用いる場合は，洗掘防止のため 50cm 以上の厚さとすること．

－ポイント－) ブランケット工を設置する堤体の透水係数は？
ブランケット（土，アスファルト等）

表のり面被覆工法との併用が原則

透水性地盤
高水敷が礫質土や砂質土など透水性の高い土質の場合に効果を発揮

図 12.1.1 ブランケット工法
河川水が堤体から基礎地盤に浸透→表のり面被覆との併用等の検討
透水性堤体
透水性地盤
※堤体の透水係数の方が高い場合，基礎地盤への浸透は小さいが，その場合も堤体の対策が必要

図 12.1.2 ブランケット工法が不適な堤防土質構造49

13. 堤内基盤排水工法－視点－¾ 透水性基礎地盤から被覆層下面に作用する揚圧力の低下を目的とする工法（トレンチ工法，リリーフウェル工法，ウェルドレーン工法など）
・ 盤ぶくれに対する安全性向上¾ 採用事例が少なく，設計法は確立されていない¾ 基盤（透水性地盤）の透水性が高い場合は排水量が増大するため，川表側の遮水工法（表のり被覆工法，川表遮水工法，ブランケット工法など）との併用を検討
すること¾ 堤内基盤排水工の規模が不足すると，堤内基盤排水工周辺から漏水が発生する懸念がある．漏水による堤体損傷を抑えるために，できるだけ対策工を裏のり尻から離すこと．難しい場合には設計の中で十分な安全性を確保すること－ポイント－) 対策効果や長期劣化を検証するための堤体・基盤の水位やドレーンからの流量などのモニタリング計画は立てたか？
) 基礎地盤の透水係数の設定は安全を考慮して十分に大きな値を設定したか？
・

浸透流計算は基礎地盤の透水係数に大きく依存．一方で想定を超えた場合の挙動が不明

堤内基盤排水工法

被覆層（難透水性地盤）
透水性地盤

被覆層下面の揚圧力低下

図 13.1.1 堤内基盤排水工法

50

14. 天端舗装工－視点－¾ 雨水の堤体への浸透を抑制するため堤防天端を舗装 28)¾ 舗装のクラック等は適切に維持管理 28)¾ 堤防のり面にガリ侵食等が発生しないようにアスカーブ及び排水処理工を設置 28)¾ 図 14.1.1 のようにのり肩に張芝等を施し，天端に降った雨水を分散してのり面に流下させることで，のり面のガリ侵食等を防止する構造もあり得る．
¾ 舗装した場合には，天端に発生した亀裂を発見しづらくなる点に注意¾ 縦断方向に堤防高さが変化する部分（橋梁などへの取り付け）では雨水が縦横断
勾配に応じて集中しやすくなる．

図 14.1.1 天端舗装する場合の舗装構造の例～～～【堤防の声】集中豪雨が頻発する近年，天端に期待されること～～～
1)
2)

天端舗装は，雨水浸透を防止し，のり面の崩壊（のり肩やのり尻を通る様々なすべり面）やパ
イピングに対して効果がある．
地震時に天端に発生した亀裂が確認できない欠陥がある．例えば，縦断距離（10 ｍ～20 m）毎に舗装面に横断方向の切れ目を設けることによって堤体に発生した縦断亀裂を把握できるような工夫は考えられないか？

51

あとがき
本資料は，行政の現場ニーズの高まりに呼応し，国土交通省水管理・国土保全局治水課において企画され，国土交通省， (独)土木研究所および国土技術研究センターの関係者とともに執筆したものであり，現場での課題については河川保全企画室長に，技術面では堤防技術研究委員会の委員の皆様に御意見を伺い初版として作成した．現象の解明や技術の進歩などの必要に応じて改訂することは今後に委ねるものである．
将来の堤防技術の進展や堤防技術に対しより多くの読者に興味を持っていただけることを期待し，
ここでは敢えて，堤防技術として体系的に確立しているか否かは評価しがたい事柄や希望的なコメント等を記した箇所もある．本資料の内容に関する疑問，批判，将来の堤防技術の確立・進展に向けた意見は，執筆者または土木研究所にお寄せ下されば幸いである．また，本文では言及できていないものの，堤防の浸透対策を始めとした堤防技術に関して重要な課題について今後への期待を込めて以下に触れておく．
○堤防は延長の長い構造物で，弱部が決壊すればその機能を失う．このため，堤防に生じる変状や変形を捉えることにより，決壊しそうな弱部をできるだけ速やかに効率的に見出す方法としての各種技術（たとえば，堤防のリモート監視システム，漏水や変形・亀裂などの観測手法（observation method））の導入○現場の地域特性に応じた維持管理を行うために必要とされる，流域や河川の特性を踏まえた堤防の構造上の特徴を分析する方法○一連区間の設定や代表断面の選定，堤体土質や基礎地盤のモデル化の精度向上へ活用が期
待される物理探査手法は，高い必要性に係わらず，精度と調査目的，調査手法の関係が不明
確である．限定された目的に応じた探査精度を向上するための検討が不可欠と思慮〇土堤原則の下で築造されてきた堤防は水の浸透に弱い特性を持つ．緩い土層，構造物周りの境界部，地震時等に生じた亀裂の残存などは，降雨洪水時の浸透現象により内部侵食やコラープス（構造崩壊）により空洞をもたらす候補位置になり得る．このような浸透破壊の発生候補とも言える弱部を如何に発見し，見極めるかが重要○すなわち，浸透に対する安全性の照査で想定している「すべり破壊」，「パイピング破壊」
に関しては，学術的にも混乱している面があり，破壊実態や破壊メカニズムにより則した分析手法に関する研究開発が必要○温暖化に伴う気象条件の変化を踏まえた外力（豪雨・台風・地震の規模）及び堤防の浸透破壊に関する外力の設定に関する検討

平成 25 年 6 月
岐阜大学名誉教授 宇野 尚雄（堤防技術研究委員会座長）

52

参考資料
1) 国土技術研究センター : 河川堤防の構造検討の手引き（改訂版）, 2012.2
2) 九州地方整備局 : http://www.qsr.mlit.go.jp/chikugo/torikumi/01-plan_course/tyosa/index.html
3) 国土技術研究センター : 護岸の力学設計法, 1998.2
4) 河川環境課 : 堤防等河川管理施設及び河道の点検要領, 2012.5
5) 治水課 : 河川構造物の耐震性能照査指針・解説, 2012.2
6) 治水課 : レベル２地震動に対する河川堤防の耐震点検マニュアル, 2012.2
7) 河川構造物地震対策技術検討委員会 : 河川構造物地震対策技術検討委員会 報告書, 1996.3
8) 国土技術政策総合研究所, 土木研究所 : 平成 23 年(2011 年)東北地方太平洋沖地震土木施設災害調査速報, 2011.6
9) 治水課 : 樋門等構造物周辺堤防詳細点検要領, 2012.5
10) 建設省関東地方建設局下館工事事務所：小貝川洪水の記録－昭和 61 年・台風 10 号－
11) 国土技術研究センター編 : 改定 解説・河川管理施設等構造令, 山海堂, 2000.1
12) 地盤工学会 : 地盤材料試験の方法と解説, 2009.11
13) 地盤工学会 : 土質試験 基本と手引き 第一回改訂版，2001.3
14) 宮尾：江戸川における河川堤防の変遷と補強対策(http://www.mlit.go.jp/river/trash_box/paper/pdf_japanese/21.pdf)
15) 中島秀雄 : 国土技術研究センター 第 1 回堤防委員会資料(http://www.jice.or.jp/jishu/t1/201301100.html)
16) 国土地理院地図・空中写真閲覧サービス：http://mapps.gsi.go.jp/maplibSearch.do17) 産業技術総合研究所地質調査総合センター : http://iggis1.muse.aist.go.jp/ja/top.htm
18) 道路協会, 道路土工-軟弱地盤対策工指針(平成 24 年度版), 2012.10
19) 久楽，三木，関 : 締固め度がレキ混り粘性土の工学的性質に及ぼす影響（第２報），土木技術資料 24-3，1982.3
20) 地盤工学会 : 地盤調査の方法と解説, 2013.3
21) 宇野尚雄 : 河川堤防の現状と照査から見た対策の方向性，基礎工，456 号，2011.7
22) 土質工学会編 : 土質工学ハンドブック, pp.205～208, 1965.10
23) 吉国，宇野，柳沢 : 土の力学（II）［特殊土・締固め・土と水］，技報堂出版，pp.175-178, 1984
24) 小高，板橋，中島，牧田，李，上村，坪田，加藤：河川堤防砂礫の変形・強度特性の評価手法に関する考察，地盤工学ジャーナル，Ｖol.5，Ｎo.2，2010
25) 国土技術研究センター：ドレーン工設計マニュアル, 199826) 太田・宇野：堤防の浸透破壊を防止するパイプドレーンの設計マニュアル案，第 55 回地盤工学シンポジウム論文集，201027) 増山，齋藤，森，佐々木 : 河川堤防の浸透対策に関する現地モニタリングと三次元浸透流解析,
河川技術論文集, Vol.17, pp.275-280, 2011.7
28) 建設省河川局水政課長，建設省河川局河川計画課長，建設省河川局治水課長通達 : 河川管理施設
等構造令及び同令施行規則の運用について, H11.10.15 建設省河政発第 74 号，建設省河計発第 83号，建設省河治発 39 号
29) 日本道路協会 : 道路橋示方書・同解説 V 耐震設計編, 2002.3
30) 福田, 宇野 : 透水係数に関係する粒度分布と間隙指標，土木学会論文集，No.561/ⅲ-38, 199731) 福田, 宇野 : 粒度評価径の提案とそれに基づく日本統一土質分類法の分析，土木学会論文集，
No.561/ⅲ-38, 1997

53

巻末資料
A1. 土質定数と必要な土質試験法
表 A1.1 土質定数と必要な土質試験法

土質定数

必要な土質試験

湿潤密度 ρ t

・土の湿潤密度試験（JIS A 1225）

飽和密度 ρsat

・土粒子の密度試験（JIS A 1202）
・土の含水比試験（JIS A 1203）
・土の湿潤密度試験（JIS A 1225）

粘着力 c
内部摩擦角φ・土の三軸圧縮試験（JGS 0520～0524）

飽和透水係数 ks

・土の透水試験（JIS A 1218）

A2. 河川堤防の詳細点検フロー

河川堤防の詳細点検：

非定常浸透計算

円形すべり面計算＊透水係数＊「サクション～含水」関係

堤防土の強度（?，ｃ，F）(γ, c, φ)定数の評価 も重要！

堤防の安全率

間隙水圧
動水勾配

安全性が確保できないとき対策工法の選定と○質的整備に関する技術ガイドライン(案)に基づいて○モニタリングに関する技術ガイドライン(案)に基づいて効果検証 モニタリングへ

注）「浸透」に限定した詳細点検

図 A2.1 河川堤防の詳細点検フロー

54

A3. 単位体積重量γの一般値
表 A3.1 我が国における土の密度のおおよその範囲 12)
沖積層

洪積層

関 東

高有機

粘性土

砂質土

粘性土

ローム

質 土

湿潤密度ρt(g/cm )1.2～1.8

1.6～2.0

1.6～2.0

1.2～1.5

0.8～1.3

乾燥密度ρd(g/cm3)

0.5～1.4

1.2～1.8

1.1～1.6

0.6～0.7

0.1～0.6

含水比 w(%)

30～150

10～30

20～40

80～18080～1200

3

表 A3.2 土質分類と単位重量, 平均粒径, 細粒分含有率の概略値 29)
地下水位面下の単位

地下水位面上の単位

平均粒径

細粒分含有率

重量γ t2(kN/m )重量γ t1 (kN/m )D50(mm)

FC(%)

土

17.0

15.0

0.02

80

ト

17.5

15.5

0.025

75

砂質シルト

18.0

16.0

0.04

65

シルト質細砂

18.0

16.0

0.07

50

微

砂

18.5

16.5

0.1

40

細

砂

19.5

17.5

0.15

30

中

砂

20.0

18.0

0.35

10

粗

砂

20.0

18.0

0.6

0

き

21.0

19.0

2.0

0

土質分類
表
シ

砂

ル

細

れ

3

3

A4. 飽和透水係数 k の一般値

図 A4.1 透水性と試験方法との適用性 12)55

A5. Hazen の式

k = C k (0.7 + 0.03 × t )D10

2

ここに，透水係数ｋ：cm/s, 10％粒径 D10：cm, 係数 C k：均等な粒子で 150,
緩い細砂で 116，良く詰った細砂で 70，大小粒子が混じっている砂で 60，汚れた粒子で 46．

A6. Creager の方法
表 A6.1 Creager による D20 と透水係数 k 12)
D20
(mm)
0.005
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
0.10
0.12
0.14
0.16

k
(cm/sec)-63.00×10-5
1.05×10-54.00×10-5
8.50×10-4
1.75×10-4
2.80×10-4
4.60×10-4
6.50×10-49.00×10-3
1.40×10-3
1.75×10-3
2.6 ×10-3
3.8 ×10-3
5.1 ×10

土

D20
(mm)
0.18
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
2.00

質

粗粒粘土
細粒シルト
粗粒シルト
〃
〃
〃
微細砂
〃
〃
〃
〃
細砂
〃
〃

k
(cm/sec)-3
6.85×10-3
8.90×10-2
1.40×10-2
2.20×10-2
3.20×10-2
4.50×10-2
5.80×10-2
7.50×10-1
1.10×10-1
1.60×10-1
2.15×10-12.80×10-1
3.60×10
1.8

土

質

細砂
〃
〃
中砂
〃
〃
〃
〃
粗粒砂
〃
〃
〃
〃
細礫

A7. 福田・宇野の方法 30),31)
均等係数と間隙比も用いた透水係数・算出式
1) 均等係数 U c を粒度分布から求めて次の粒度の標準偏差を算出する．

ln(σ w ) = 0 .484 + 0 .420 × ln (U c ) ················································ (1)2) 土粒子の密度を水の密度で除した比ρs / ρw = Gs (真比重ともいう)，
50％粒径 d50，間隙比 e を与えて次式により平均間隙径深 h を求める．

[]

h = 0.3d 50 × (e G s ) / exp 0.5 × ln 2 (σ w ) = d c × (e G s ) ···················· (2)ただし，dc : 粒度評価径(mm), h : 平均間隙径深(mm)3) 飽和透水係数ｋｓは次式で与えられる．

log (k s ) = 2.87 × [1 + log (h )] ·························································· (3)ただし，ks : cm/s, h : mm，のとき．

56

A8. 粘着力 c の一般値

図 A8.2 N 値とσ1- σ 3 の関係 20)

図 A8.1 N 値と粘土のコンシステンシーと一軸圧縮強さの関係 20)

図 A8.3 qu, σ1- σ 3 値と N 値の関係 20)

57

A9. 内部摩擦角φの一般値 1)
φ = 0.3 N + 27
Peck(1953)
大崎(1959)

φ=

Meyerhof(1956)

φ = (5 6 )N + 26 .7
φ = (1 4 )N + 32 .5

20 N + 15(4 ≤ N < 10 )(10 ≤ N ≤ 50 )
(角張った粒子で，粒度配合がよい)① φ = 12 N + 25

Dunham(1954)(丸くて良配合・角張って悪配合)② φ = 12 N + 20

(丸い粒子で，粒度配合悪い)③ φ = 12 N + 15
道路橋示方書・同解説 下部構造編(2002)⎡ 170 N ⎤⎥ + 21⎣ σ v '+ 70 ⎦φ = 4.8 log ⎢鉄道構造物等設計標準・同解説―土構造物(2007)⎡⎤
N
φ = 1.85 log ⎢⎥⎣ σ v ' 100 + 0.7 ⎦

0 .6

+ 26

σ v ' :有効上載圧(kN/m2)

図 A9.1 N 値と内部摩擦角φの関係

58

A10. 強度試験結果の集計(1) UU 試験によるせん断強度
・粘着力ｃの分布は，30~100kN/m2 程度が多い．
・内部摩擦角φの分布は，0~5°程度が多い．

図 A10.1 UU 試験から得られた粘着力 c

図 A10.2 UU 試験から得られた内部摩擦角φ59

(2)CU 試験によるせん断強度
・粘着力ｃの分布は，0~5，30~100kN/m2 が比較的多いが，広く分布．
・内部摩擦角φの分布は，30~40°が比較的多いが，バラツキが大きい．

図 A10.3 CU 試験から得られた粘着力 c

図 A10.4 CU 試験から得られた内部摩擦角φ60

(3) CUB 試験によるせん断強度
・全応力で整理した内部摩擦角φの分布（CU と同等）は，10~40°に分布
・有効応力で整理した内部摩擦角φの分布は，30~40°程度が多い．

図 A10.5 CUB 試験から得られた内部摩擦角φ（全応力）

図 A10.6 CUB 試験から得られた内部摩擦角φ（有効応力）61

(4) CD 試験によるせん断強度
・粘着力ｃの分布は，0~5kN/m2 程度が多い．
・内部摩擦角φの分布は，30~40°程度が多い．

図 A10.7 CD 試験から得られた粘着力 c

図 A10.8 CD 試験から得られた内部摩擦角φ62

A11. Taylor 安定図表の補足説明(8.1 節参照)
１）図 8.1.1 の図中の A 域，B 域の区別は右図の斜面先破壊か底部破壊かの破壊形式によるもの．
２）図表解法は勾配が一定の単純斜面に対するもので，堤防のような小段あるとき法面を直線で近似するには抵抗感があるが，数ケース試算
すると感度が解る．
３）浸透水で間隙水圧があるときの計算： 別途提示されている間隙水圧の発生時の図表を利用．一方，間隙水圧がない時の図 8.1.1 を利用した試算では安全率は約半減する．数例試算す
れば，既往の照査結果とどの程度近似しているかを確認することができる．
注）下記のすべり面計算例は，本文 p.38 で試算した斜面の１円弧に対する計算である．

63

執筆一覧（五十音順）
石原 雅規
井上 悟士
（監修）宇野 尚雄
小俣
篤
川井 正彦
齋藤由紀子
佐古 俊介
佐々木哲也
長田
仁
森
啓年

（独）土木研究所地質・地盤研究グループ主任研究員（一財）国土技術研究センター河川政策グループ
岐阜大学名誉教授（堤防技術研究委員会座長）
国土交通省水管理・国土保全局河川環境課河川保全企画室長（独）土木研究所地質・地盤研究グループ交流研究員
元（独）土木研究所地質・地盤研究グループ主任研究員（一財）国土技術研究センター河川政策グループ上席主任研究員（独）土木研究所地質・地盤研究グループ上席研究員
国土交通省水管理・国土保全局治水課課長補佐
国土交通省国土技術政策総合研究所河川研究室主任研究官

河川堤防の浸透に対する照査・設計のポイント
平成 25 年 6 月版
（独）土木研究所
地質・地盤研究グループ

土質・振動チーム〒305-0035 茨城県つくば市南原１－６
Tel : 029-879-6771, Fax : 029-879-6735

本資料に対するご意見や不明な点については，執筆者あるいは土木研究所にお寄せ下さい．
新たに得られた知見とともに皆様方からのご意見を踏まえ，更新していきます．