III-088

土木学会西部支部研究発表会 (2009.3)

真空圧・盛土載荷の組み合わせによる地盤中の側方変位抑制に関する検討
佐賀大学理工学部

学生会員（株）軟弱地盤研究所

正会員

渡辺祥太

喜連川

佐賀大学理工学部
聰容正会員

錦城護謨株式会社
同上柴錦春

吉川雅史

井口実

１．はじめに隣接施工の場合、地盤中の側方変位を抑制することは主要な課題の一つである。真空圧密の場合、地盤中に内向きの側方変位が生じる。一方、盛土荷重の場合、地盤中に外向きの側方変位が発生する。従って、真空圧と盛土荷重の組み合わせによって地盤中の側方変位を抑制することが可能と考える。しかし、真空圧と盛土荷重を組み合わせる場合、地盤中の側方変位における真空圧と盛土荷重の割合、加圧速度、順序等の影響についてまだ十分検討されていない。本研究では真空圧密と載荷を組み合わせる室内モデル試験を行い、地盤中の側方変位における真空圧と載荷の割合の影響を検討した。
２．試験装置・試料
モデル土槽は長さ 1.50m、高さ 1.35m、幅 0.61m のものである。フレームと両端の壁は鋼製で、表・裏の壁は 15.6mm 厚さのアクリル板である。モデル土槽中心長さ方向に 1 枚の厚さ 14.7mm のアクリル板を入れ、幅 0.3m の二つの独立したモデル地盤が作られる。盛土荷重は三つのベロフラ
ムシリンダー加圧システムによってシミュレーションする。三つのステンレ
ス加圧板の尺寸は厚さ 20mm、290mm×166mm で、両側の加圧板に加えた荷重は中心の荷重の 50%とし、盛土荷重を近似した。真空圧の加圧について、表層の粘土層を気密層とするキャップドレーン（CPVD）工法 1)を採用した。
三つの LVDT でモデル地盤の沈下量、二つの水圧計で地盤中の水圧（真空圧）を測定し、データロガによって自動記録した。また、透明のアクリル壁の内側に 20mm×20mm の濾紙グリッドをグリースによって貼り付け、モデル地盤中の側方変形状況を観測した。モデル試験のセットアップは図－１に示す。試験に用いた土は、佐賀市久保田町から採取した有明粘土で、その液性限界 WL=112.4％、塑性限界 WP＝56.7％、圧縮指数 CC＝0.708、圧密係数 CV＝0.026（m2/day）である。ミニ CPVD は断面 33mm×15mm の不織布ジオテキスタイルのドレ

図－１

モデル試験のイメージ
0ーンとゴム製のキャップからなる。

-10３．１ モデル地盤の作製 まず排水材としてモデル土槽の底面に 3 枚のジオテキスタイル（厚さ 3 mm、130.6 g/m2）を敷き、アクリル壁の内側に側方変位量観測用濾紙グリッドをグリースで貼った。有明粘土の初期含水比を 152％に調整し、-20深さ(cm)３．試験方法-30

ケース１ケース２-40

モデル土槽に厚さ 0.75m まで入れた。土の厚さが 0.25m と 0.5m において、モデ-50ルの中心位置に水圧計を設置した。表面に 3 枚のジオテキスタイルを敷き、直径-600 10 20 30 40 50 602qc(kN/m )1cm、ピッチ 10cm の穴のある木製加圧板をセットしてから、重りで 10kPa の圧密荷重を加えたのち、沈下がほぼ終了するまで 2 ヶ月間圧密した。後、除荷して

図－２

コーン貫入試験結果

厚さ 0.57m のモデル地盤を作製した。二つのモデル地盤のコーン（断面積 314mm2 の二重管コーン）貫入試
験結果は図－２に示す。ケース１は除荷後すぐ、ケース２は除荷後 1 ヵ月後にコーン貫入試験を行ったので、ケース２の地盤はケース１よりも強くなった。
３．２ 本試験 まず、底面の未通層厚さ 0.1m、気密粘土層厚が 0.1m になるようにミニ CPVD の長さを設定して、ステンレス棒によって、6 本のミニ CPVD(間隔 横 16cm×縦 10cm)を打設した。ミニ CPVD 周囲の真-539-

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土木学会西部支部研究発表会 (2009.3)

空漏れを防ぐためにベントナイトと有明粘土と 50：50 の割合で混合したスラリーをミニ CPVD 周囲に入れ、加圧システム、計測装置を設置して試験を始めた。表－１に示す 2 ケースの試験を行った。いずれのケースも載荷の手順はまず 40kPa の真空圧を 2 時間かけた。その後 6kPa/day（両側の加圧板 3kPa/day）の速度で段階的に荷重を加えた。ただし、ケース１の 1 回目の荷重は 4kPa であった。
４．試験結果４．１ 沈下量及び間隙水圧の経時変化

表－１

ケース１の本試験のモデル地盤地載荷(kPa)

真空(kPa)ケース１40－40

ケース２

60－40

表の沈下量と地盤中の間隙水圧の経時変化は図－３と４にそれぞれ示す。
最終沈下量は中心部と左側が約 70mm、右側に約 60mm、最終間隙水圧（真空圧）は－30kPa～－35kPa になった。図－３に示す載荷終了から約試験したケース

1 週間後に沈下量が増えたのは、載荷ピストンのストロークが限界に達していたため、一時部分除荷になった。
この問題を解決した後、沈下量が急増した。これに対応して、一時真空圧が減少した現象が記録された（図－４）。また、真空ポンプの負圧は－40kPa であったがモデル地盤中に加えた真空圧は－30～－35kPa であったことが分かる。ケース２の場合では、基本的にケース１と同じ傾向であったが、載荷荷重が大きいため、最終沈下量は 77mm でケース１より大きくなった。
４．２ モデル地盤中の側方変位モデル地盤中の載荷板の外端位置の最終側方変位の深さ方向の分布を図－５に示す。左右対称ではなかったが、ケース１の側方変位量は 6mm、ケース２は 16mm 以下であった。載荷荷重の増加(ケース２)によって、側方変位が増えた。最大側方変位と沈下量の比率は約 0.08～0.20 で、せん断破壊の可能性はまったくなかった。コーン貫入試験結果から、地盤の初期非排水せん断強度（Su）を推定すると（Su＝qｃ/Nkt、Nkt＝10）2)Su は約 1.5～5kPa であった。塑性理論により、このモデル地盤の極限支持力は qf＝5.14Su＝7.7～25.7kPa である。しかし、真空圧密の併用によって 40kPa～60kPa の荷重を載荷しても安全であった。
５．まとめ
２ケースの真空圧と載荷荷重と組み合わせる室内モデル試験の結果から以下のことが分かった。
（１） 真空圧を加えることにより、盛土荷重による軟弱地盤せん断破壊を防止することが可能となる。
（２） 真空圧と載荷荷重の組み合わせによって、軟弱地盤中の側方変位を抑制する効果がある。真空圧と載荷荷重の割合は地盤中の側方変位に大きく影響するが、この割合の調整により地盤中の側方変位が最小にする条件を見出すことができる。
-5左30中間隙水圧（kPa）

右2040506070

深さ50cm-10

深さ25cm-15-20-25-30-35800102030

経過日数（day）

図－３沈下量40深さ（cm）

10沈下量（mm）

000-10左側-30-4001020経過日数（day）

図－４30

間隙水圧

右側-20
ケース１
ケース２-1001020
側 方 変 位 量 （mm ）

図－５

側方変位量

参考文献１）Chai, J-C., Miura, N. and Bergado, D. T. (2008). Preloading clayey deposit by vacuum pressure with
cap-drain: Analyses versus performance. Geotextiles and Geomembranes, Vol. 26, No. 3, pp. 220-230.
２）Tanaka, H.(2000). Sample quality of cohesive soils: Lessons from three sites, Ariake, Bothkennar andDramimen. Soils and Foundations, Vol. 40, No. 40, pp. 57-74-540-