第 45 回地盤工学研究発表会
2010 年 8 月

748

D - 06 （松山）
駿河湾の地震における高速道路被災盛土材の強度および変形特性

地震泥岩

高速道路

㈱高速道路総合技術研究所

正会員㈱高速道路総合技術研究所

国際会員

横田聖哉

東京電機大学国際会員

安田進

１．はじめに表－1○中村洋丈

盛土材料の物性値

項目
段丘礫
風化泥岩※1
地盤材料の工学的分類（GS-CL）（CLSG）
り，東名高速道路牧之原 SA 付近(191.6KP)上り線の盛土が延
自然含水比wn (%)
11.1～14.2 19.4～25.9
長約 40m にわたり崩落した。現地調査の結果，崩落箇所の盛土粒子の密度ρs (g/cm3)
2.692
2.682
土は牧之原地区の現地発生材料である牧之原礫層（段丘礫最大粒径(mm)19053層）と第三紀相良層群もしくは掛川層群（泥岩層）から構成
礫分2.00mm以上 (%)
67.630.0
粒度組成
砂分2.00mm～75μm (%)
21.7
17.5
されていることが確認された 1)。本報文ではこれらの盛土材
細粒分75μm以下 (%)
10.7
52.5
料の現場試験，室内の静的試験，動的試験から得られた性状，
液性限界wL (%)
35.743.2
コンシス
強度および変形特性について述べる。
塑性限界wp (%)
18.6
17.0
テンシー
２．盛土材料の物性
塑性指数 Ip (%)
17.1
26.2-4透水係数（cm/s）
崩落箇所の盛土土塊から試料採取し，各物性試験を行った
7.99×10-9
3.67×10
岩の破砕率―54.2※2
結果を表－1 に示す。段丘礫は，自然含水比 11～14%，礫分岩のスレーキング率―95.7※2

2009 年 8 月 11 日に発生した駿河湾を震源とする地震によ※1 崩落箇所の盛土土塊よりコアカッター法で採取※2 NEXCO試験法による（周辺地山から採取した新鮮岩での試験）箇所の風化した盛土材泥岩（以下「風化泥岩」という。）は，2.2

自然含水比 19～26%，細粒分 66%であり，かなり粘土化が進行している状態であった。一部の風化泥岩塊の深部には新鮮

2.1

３．盛土の締固め状態
崩落箇所の盛土土塊部で現場密度を測定した結果と締固め試験の結果を図－2 に示す。段丘礫は RI 計器による密度試験，
風化泥岩はコアカッターによる密度試験を用いた。段丘礫は，最大乾燥密度 1.925g/cm3，最適含水比 13.0%に対して，現場密度は含水比 4～11%の乾燥側であるが，大半はρdmax×90%

段丘礫（突固め試験B法）
段丘礫（現場密度）
風化泥岩（突固め試験B法）
風化泥岩（現場密度）

va=15%

2.0

段丘礫

3

乾燥密度 ρd （ｇ/ｃｍ ）な泥岩が残っているのが確認でき，時間の経過とともにスレーキングしたことをうかがわせる。

va=0%ρdmax=1.925

1.9
1.8
ρdmax×90%

1.7

ρdmax=1.700

泥岩

1.6
ρdmax×90%

よりも高い状態であることが確認できた。風化泥岩は，最大1.5

乾燥密度 1.700g/cm3，最適含水比 18.5%に対して，現場密度は最適含水比付近もしくは湿潤側であり，ほとんどがρdmax×390%を超える状態であった。また，空気間隙率 va でも，ぜい

57

図－1

弱岩の施工で必要とされる 15%以下であることが確認できた。

wopt=18.5

wopt=13.0

1.4
911 13 15 17
含水比 w （%）

19212325

崩落盛土の現場密度試験結果
93000

したがって，盛土の締固め状態は良好であったといえる。

□■

４．盛土材（風化泥岩）の静的強度特性

qc （JIS A 1228）
CBR（JIS A 1211）※モールドΦ150 2.5kgランマー

2500

3層55回で作製したもの

崩落箇所の盛土材のうち，風化泥岩を用いたコーン指数，

2qc=2,000kN/m ，CBR7%程度で盛土材料としては十分な値である。しかしながら，自然含水比は 19～26%の範囲にあり，含62000(kN/m 2)

適 含 水 比 18.5% に 対 し て ， 若 干 乾 燥 側 で ピ ー ク を 示 し ，7541500qc

CBR 試験の結果を図－3 に示す。コーン指数，CBR ともに最8(%)

水比 13%，スレーキング率 96%，破砕率 54%であった。崩落CBR68%であった。周辺地山の露頭部で採取した泥岩は，自然含10003

水比が 20 数%を超える状態ではコーン指数，CBR ともに著しく小さくなる傾向にある。

w opt(18.5%)500

盛土材の風化泥岩を用いて，非圧密非排水（UU）条件による三軸圧縮試験を実施した。過去に行われた東名高速道路掛川地区の泥岩の試験結果 2)とあわせて図－4 に示す。過去の試験結果（図中番号 1～8）は，露頭部泥岩のスレーキング前

2wn
19.4～25.9%0011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
含水比 w (%)

図－2

風化泥岩のコーン指数，CBR

Strength and Deformation Characteristic of Expressway

NAKAMURA, Hrotake / YOKOTA, Seiya

Nippon Expressway Research Institute Co.,Ltd.

Banking materials on The Suruga-wan Earthquake

YASUDA, Susumu

Tokyo Denki University

1495

1

後（図中番号 1,2），開通から 27 年経過後の盛土内材料（図3502

σ=400kN/m

中番号 3～8）である。スレーキング前後でせん断応力は大き825072せん断応力τ （kN/m )ん断応力は含水比に依存する傾向がある。今回の牧之原崩落

露頭スレーキング前
露頭スレーキング後
盛土内
牧之原

1300

く低下する傾向にあることがわかる。また，盛土内材料のせ箇所の風化泥岩（図中番号 9,10：開通後 40 年経過）は粘土化が進行している材料で，せん断応力も著しく小さく，含水状態は異なるが露頭材料をスレーキングさせた材料（図中番号2）と同様の傾向であった。また，含水比値に相違はあるものの，過去の試験結果と同様に，せん断応力が含水比に依存す

6200150345100る傾向がみられた。
50５．盛土材（風化泥岩）の動的変形および強度特性
風化泥岩の動的特性としては，動的地震応答解析に必要な10290

動的変形特性と，繰返しせん断にともなう剛性の低下特性を

15202530354045

含水比ｗn （%）

調べた。用いた試験装置は繰返しねじりせん断試験装置である。土塊の試料を外径 7cm，内径 3cm，高さ 7cm の中空円筒

図－3

風化泥岩の含水比と強度特性の関係状の供試体に整形し，15 時間通水して飽和させ，50kPa の拘束40000で載荷し，この繰返しせん断応力を段階的に上げていった。
各段階の間は一旦排水した。そして，各段階の 10 波目のヒステリシスループからせん断剛性 G と減衰定数 h を求めた。図-6－4 にせん断ひずみ片振幅γと G，h の関係を示す。γ=10程度の微小ひずみ時の G0 は 30MPa 程度であり，風化して粘せん断剛性G(kPa)

動的変形特性試験では 11 波の繰返しせん断力を非排水状態土化していたがそれほど小さな G0 ではなかった。また，一般

504030000

3020000
2010000

減衰定数ｈ（%）

圧σ0’を加えて試験を行った。

10-3の粘土ではγ=10 における G は G0 の半分程度以上はあるこ0 -610とが多いが，この試料では半分以下であった。
繰返しせん断にともなう剛性の低下特性を求める試験とし10-510-410-3

せん断ひずみ片振幅ては，非排水状態で一定振幅の繰返しせん断力τd を 20 波与図－4えて，その後，非排水状態のままで単調載荷してその時の応010-110-2γ

風化泥岩の動的変形試験結果を変えた試験を行ったところ，20 波で丁度 7.5%のせん断ひずみ両振幅になる応力比 Rl は 0.38 となり，かなり大きな値となった。なお，4 供試体にはこの前後の R を与えた。繰返し載荷によって 20％程度の過剰間隙水圧が発生したが，その後の単調載荷ではせん断とともに水圧は減少した。その他に，
2 供試体を用いて，繰返し載荷を与えずに単調載荷のみ与えた「静的載荷」のみの試験も行った。この場合にはせん断にせん断応力,τ(kPa)

力～ひずみ関係を調べた。4 供試体に対し応力比 R(=τd/σ0’)

50R=0.470

40R=0.360

3020R=0.266

100ともなって過剰間隙水圧が 10％余り発生した。図－5 にはこ

0510

静的載荷

15

せん断ひずみ, γ(%)

れらの 6 供試体における単調載荷時の応力～ひずみ関係を示す。前述したように試料内の所々に未風化の泥岩が残っておR=0.235

図－5

風化泥岩の繰返し載荷後の応力～ひずみ関係り，その影響でデータがばらついたが，「静的載荷」の応力～ひずみ関係に比べて，繰返し載荷を与えてもこの関係はほとんど変化しなかった。つまりこの程度の繰返し載荷によってはせん断剛性がほとんど低下しない特殊な土であった。
６．まとめ
一般的に盛土は構築から年数が経過するにつれて，強度が増加し安定性が増すと考えられている。しかしながら，今回崩落した盛土材料の調査，試験から，泥岩などのぜい弱岩では長年の乾湿繰返しなどによるスレーキングや風化作用により，材料の性状が大きく変化することや，盛土材自体の強度が低下し，場合によっては盛土全体の安定にも影響を与える可能性が示唆された。また，風化泥岩の動的変形特性では，繰返し載荷によってせん断剛性がほとんど低下しない特殊な土であることが確認された。盛土内の風化泥岩の長期的な強度低下の程度や，動的変形特性の知見はほとんどないのが現状である。これを機に，これまでに施工された盛土の調査，試験により材料特性を明らかにしたいと考える。
＜参考文献＞
1) 横田ら：駿河湾の地震における高速道路盛土の被災調査報告，第 45 回地盤工学研究発表会投稿中

2) 横田ら：掛川泥岩を用いた盛土の長期安定性（その１）,（その２）,第 32 回地盤工学研究発表会

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