一般社団法人 LIQCA 液状化地盤研究所 NEWSLETTER NO.10

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2022.10.17, 第 10 号

はじめに

＜御挨拶＞

現在は地球変動の時代にあり、日本及び世界において地球変動による自然災害が頻発しています。また、その被害も年々甚大なものとなっています。自然災害による被害の主たるものは地震、台風と豪雨によるものであり、公共インフラから住宅までその強靭化は緊急の課題です。コロナ禍での災害への対応は困難を伴ってきています
が、最近状況は改善されてきていますが、災害対策に対して一層の努力が望まれます。
自然災害の予測やその対策を行うため種々の方法が用いられてきましたが、各種の地盤の液状化予測・解析において数値シミュレーション手法が発展してきました。災害対策を含めたインフラの強靭化には、事前予測と事後評価を前提とした科学的でかつ迅速な対策が望まれています。
本研究所では数値シミュレーション手法による地盤の液状化は解析手法を中心に、堤防の浸透問題も解析可能な解析法の開発と普及を行っています。これらが、国土の強靭化への取り組みに資することを願っております。
今年もよろしくお願いいたします。

2022 年 10 月
一般社団法人 LIQCA 液状化地盤研究所 会長 岡 二三生

LIQCA 液状化地盤研究所 住所連絡先
606-8226 京都市左京区田中飛鳥井町 138-1
防災研究協会第 3 研究室気付
電話＆FAX 075-585-4445

e-mail office@liqca.org

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LIQCA 液状化地盤研究所について
当社団法人は 2013 年 7 月に設立され今年で 9 年目です。現在正会員が 17 名(内法人 4 社)、賛助会員が 4社、理事は 6 名、監事２名で構成されています。ほぼ月 1 回の研究会を行い、最新の情報を取り入れた解析プログ
ラムの開発、より使いやすいプログラム作成 、ユーザーのためのサポート事業を行っております。 詳しくはhttp://liqca.org を御覧ください。
昨年度のセミナーと活動
１．LIQCA 液状化プログラム普及事業
2021 年版では、構造物用の平面応力要素、von Mises 破壊規準に基づく繰返し弾塑性モデル要素が付け加えられました。さらに、セミナー後の遅くない時期に、地震時盛土の沈下解析などに有効な有限変形解析用プログラムが 5 月に追加公開されました。
令和 3 年 12 月 2 日に Zoom により LIQCA 液状化プログラムセミナーを開催しました。このセミナーの追加セミナ
ーは令和 4 年 5 月 20 日に実施しました。資料は“LIQCA2D21・LIQCA3D21（2021 年公開版）資料”に対する説明とマニュアルです．また、令和 4 年 10 月 11 日に Zoom により、技術講習会を実施しました。2022 年度のセミナーは 12 月 1 日（木）開催予定で現在参加募集中です。
２．研究開発
本年も引き続き、解析法の高度化とわかりやすい資料の提供を目指してゆく予定です。
次回のセミナー開催について
2022 年度の LIQCA 液状化解析プログラムセミナーは 12 月 1 日（木）開催予定で現在参加募集中です。
ホームページについて
LIQCA 液状化地盤研究所の HOME PAGE でのユーザーのための LIQCA 情報のページでセミナーでの追加資料、正誤表やプログラムの保守情報を掲載しています。 http://liqca.org
関連国内国際会議・研究集会
1．国際土質地盤工学会議は、20thICSMGE 2022 は 5 月 1-5 日、Australia、Sydney で開催されました。
https://www.icsmge2022.org/img/logo.png
2.日本材料学会第 71 期通常総会･学術講演会及び創立 70 周年記念事業は大阪市で 2022 年 5 月 29 日（日）～31 日（火）に開催されました。
3.土木学会 2022 年度第 77 回全国大会 は 9 月 12-16 日までオンラインと京都市で開催されました。
https://zenkokutaikai.jsce.or.jp/2022new/

を参照ください。

4．第 57 回地盤工学会研究発表会は、2022 年 7 月 20（水）-22 日（金）オンラインと新潟市で開催されました。

https://confit.atlas.jp/jgs572

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5. 16TH INTERNATIONAL CONFERENCE OF IACMAG 2022 （International Association for
Computer Methods and Advances in Geomechanics ）は Torino で August 30 - September 2,2022 まで開催されました。 https://iacmag2022.org/
6. IWBDG 2020-12th Int. Workshop on Bifurcation and Degradation in Geomaterials,
2022 年 28 November― 1 December まで Perth、Australia で開催予定.
https://www.iwbdg2020.com.au/

広報上記第 57 回地盤工学会研究発表会の技術展示へ Web ページで参加しました。

編集後記
秋たけなわとなってきました。コロナ禍の改善も見られる時期ですが、皆様ご健闘のこととおもいます。ニューズレター
NO.10 号です。今年も台風豪雨災害が多発しました。 令和４年の後半になり新型コロナウイルス感染症問題は改善の方向にありますが、ウクライナ問題、エネルギー問題で激動の年になっています。民主主義が厳しい世界情勢にありますが、編集子はもっと「すべての人の能力を最大限に生かす」という民主主義の目的を深く考えることが必要だと感じています。コラムとしては、（株）安藤・間の永井裕之会員に、現在注目の新しい締固め管理手法についての力作原稿をいただきました。お忙しい中ありがとうございます。今後も、研究所への皆様のご支援をお願いします。

コラム -論文盛土構造物の新しい締固め管理手法について
LIQCA 液状化地盤研究所会員
安藤ハザマ 永井裕之
１． はじめに
盛土構造物は、道路、鉄道、宅地造成、河川堤防、海岸堤防など、我々の生活に欠かすことのできない重要なインフラの一部です。盛土構造物は自然材料である土が母材であり、現地発生土をそのまま用いることが多いため、コンクリート材料のように品質の均一性が保たれていないことがほ
とんどです。そのため、粒度や含水比などの材料管理や施工管理を入念に行った場合でも、盛土の品質は不可避的にばらつきが生じ、豪雨や地震時には盛土構造物に円弧すべりや滑動などが作用して崩壊するなどの事例が多く確認されています。
写真-1は、東日本大震災による藤沼ダム（本体）の被災状況です。藤沼ダムはアースダムに分類
され堤体は盛土で構築されています。平成23年3月11日の東北地方太平洋沖地震により藤沼ダムは決壊し、流出した多量の水が下流域の集落に達して、死者7名、行方不明者1名の惨事を引き起こしました。藤沼ダム決壊原因究明調査・検討1)によると、特に重要な要因の一つとして「締固め不足」が挙げられました。
このような背景から、盛土構造物の締固め管理に対する重要性の高まりとともに、飽和度に着目した新しい盛土の締固め管理手法が龍岡ら2), 3),4),5)により提案されています。

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今回のニューズレターでは、飽和度管理の概要と、締固め度Dcや飽和度Srをリアルタイムかつ面的に評価する最新のICT技術についてご説明します。

写真-1

東日本大震災により決壊した藤沼ダム6)２． 盛土の新しい締固め管理
盛土の新しい締固め管理手法である「飽和度管理」2), 3),4),5)をご紹介します。従来の盛土の締固め
管理は、室内締固め試験によって得られた最大乾燥密度 ρdmax と最適含水比 wopt を基準に締固め度
Dc の下限値と施工含水比 w の上下限値により管理する手法が一般的です。近年では情報化施工が進み、目標とする締固め度 Dc を満足する転圧回数を管理する手法が使われるようになっています。しかし、日本のように雨の多い地帯では、自然含水比 wn が最適含水比 wopt よりかなり高い場合が多く、施工時の含水比 w が転圧試験時の含水比 w より高い状態で規定の転圧回数で締固めを行うとオーバーコンパクションが生じやすくなると言う施工上の問題があります。このような問題に対して、締固め度 Dc に加えて飽和度 Sr に着目した管理を行うのが飽和度管理 2), 3),4),5)です。
図-1 は、粘性土・砂・礫質土といった幅広い土質材料を対象に様々な締固めエネルギー（以下、CEL）で締固め試験を行った結果 7)です。図-1(a)は乾燥密度と含水比の関係を示しますが、土質とCEL の違いにより各締固め曲線の最大乾燥密度 ρdmax、最適含水比 wopt は変化していることがわかります。図-1(b)は最大乾燥密度 ρdmax と最適飽和度 Sropt（最大乾燥密度 ρdmax と最適含水比 wopt の締固め状態時の飽和度 Sr）の関係を示しますが、最適飽和度 Sropt は土質と CEL が変化しても概ね一定値を示していることがわかります。すなわち、最適飽和度 Sropt は土質と CEL の変化に鈍感な指標ということになります。

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最適飽和度
Sropt=88.2%(a)乾燥密度 ρd～含水比 w
図-1(b)最大乾燥密度 ρdmax～最適飽和度 Sropt
異なる CEL と土質の締固め曲線 7)

この特徴を活用して、締固め度 Dc と含水比 w の他に飽和度 Sr の上下限値を加えた締固め管理手法が飽和度管理です。従来の締固め管理図と飽和度管理図の一例 6)をそれぞれ図-2、図-3 に示します。従来の締固め管理は、図-2 に示すように締固め度 Dc の下限値と含水比 w の上下限値により囲まれた管理範囲（黄色ハッチング）を基づいた管理がなされてきました。これに対して飽和度管理
は、図-3 に示すように従来の締固め管理範囲に最適飽和度 Sropt を基準とした上下限値を加えた管理範囲（黄色ハッチング）に基づいた管理を行います。
図-3 中の赤ハッチング部は、従来の締固め管理図における許容範囲のうち、飽和度管理により排除された範囲となります。高飽和度側と低飽和度側の 2 つの範囲が存在します。
高飽和度側の範囲は、オーバーコンパクションの発生が懸念されるエリアとなります。近代的機械施工の CEL は、室内締固め試験で通常採用される CEL（=1Ec）をはるかに凌ぐほど大きいものです。施工時含水比 w が転圧試験時の含水比 w よりも湿潤側の場合、既定の転圧回数で施工した場
合に高飽和度側の範囲に達してしまい、結果としてオーバーコンパクションを引き起こすことになります。
低飽和度側の範囲は、浸水後の強度低下が懸念されるエリアです。図-4 は、浸水前後の供試体を対象に室内 CBR 試験を実施した結果 3)を示します。浸水前後の CBR と飽和度 Sr との関係を示しますが、飽和度の低い乾燥側では浸水前後の CBR に大幅な差が生じていることがわかります。一方、最適飽和度 Sropt 付近では、浸水前後の強度低下は極めて小さいことがわかります。このように、施工時の飽和度 Sr が低い場合は、降雨による浸水で盛土構造物の安定性が損なわれるリスクが高いことを示しています。
以上より、従来の締固め度 Dc と含水比 w に基づく締固め管理に加えて飽和度 Sr の上下限値を設定することで、従来の締固め管理に潜むリスクを排除し、高品質な盛土構造物の構築が可能となります。飽和度管理は、ダムや造成現場など様々な現場に適用が進んでおり、2022 年に出版された土6

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め管理の合理化に関する研究委員会）8)において体系的な整理がなされています。

～凡例～：品質管理範囲

2.1

乾燥密度 ρd (g/c㎥)：品質管理範囲外

2.0

1.9

1.8

目標密度

施工含水比

1.7
5

10

15
含水比

図-2

20

w （％）

従来の締固め管理図の一例 6)～凡例～：品質管理範囲2.1

乾燥密度

ρd (g/c㎥)：品質管理範囲外

2.0

高飽和度側

1.9

1.8

目標密度

低飽和度側
施工含水比

1.7
5

10

15
含水比 w （％）

図-3

飽和度管理図の一例 6)20

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強度低下が
小さい

最適飽和度 Sropt=81.3%

図-4

浸水前後の CBR と飽和度との関係 3)

３． 地盤剛性と乾燥密度 ρd、飽和度 Sr との関係
本章では、締固め度 Dc や飽和度 Sr をリアルタイムかつ面的に計測する ICT 技術をご紹介します。
盛土の締固め度 Dc や飽和度 Sr は、振動ローラによる転圧施工が完了した後に密度試験（RI 法や砂置換法）を行って計測します。その結果、要求品質を満足しない場合は再転圧もしくは盛土の再施工を行うことになり、工程が大幅に遅延する恐れがあります。そこで、加速度応答法という ICT 技術を使って盛土の締固め度 Dc や飽和度 Sr をリアルタイムかつ面的に評価する技術を開発しました。
加速度応答法の概要を図-5 に示します。転圧施工に用いられる振動ローラという機械の振動軸にCCV という加速度計を設置し、CCV 値という地盤剛性を表す指標をリアルタイムに計測します。振動ローラに別途に設置する GNSS による位置情報と連携させることで、リアルタイムかつ面的にCCV 値を測定する仕組みです。これにより施工ヤード全面の地盤剛性を評価することができます。
龍岡らの研究 2), 3),4),5)により、CCV 値と同じく地盤剛性を表す指標である CBR と乾燥密度 ρd の間には飽和度 Sr をパラメータとした関係が成立することが示されています。図-6 は、龍岡らの研究 2),3),4),5)で得られた砂質土を対象とした振動ローラによる転圧試験の結果です。飽和度 10%毎に CBR と乾燥密度 ρd の関係を整理したものですが、乾燥密度 ρd の増加に伴い CBR は増加傾向を示しています
が、CBR の増加量は飽和度 Sr により異なります。このことから、CBR と乾燥密度 ρd の関係には飽和度 Sr をパラメータとした関係が成立していることがわかります。
この研究成果 2), 3),4),5)に倣い、振動ローラによる転圧実験を実施し、図-7 に示す CCV 値と乾燥密度
ρd、飽和度 Sr の関係が得られました。図-7 をみると、図-6 に示す CBR の結果と同様に、CCV 値と乾燥密度 ρd の間には飽和度 Sr をパラメータとする関係が成立していることがわかります。これより、
CCV 値から締固め度 Dc や飽和度 Sr を推定することが可能となりました。

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図-5 加速度応答法の概要 9)

図-6 CBR と乾燥密度 ρd の関係 3)8

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60
：Sr(%)=40-50

CCV値：50-60：60-7040：70-80：80-90：90-100

20

0

1.6

1.8
乾燥密度 , ρd

図-7

2.0

2.2

(g/cm3)

CCV と乾燥密度 ρd の関係 6)

４．CCV 値によるリアルタイムかつ面的な締固め度 Dc と飽和度 Sr の推定
図-8 は、施工時に得られた CCV 値により推定した飽和度 Sr のコンター図 9)です。この画面は、図5 に示す車載モニタ上に表示します。オペレータは施工中の盛土の品質をリアルタイムかつ面的に確認し、転圧不足や過転圧による品質不良の発生を防止します。飽和度管理を適用する現場においても、締固め度 Dc や飽和度 Sr の要求性能を満足した高品質な盛土構造物の構築が可能となります。

90.0％
70.0％

凡例
過転圧

凡例
過転圧

施工完了

乾燥密度 ρd (g/c ㎥)

飽和度
73.7%

施工完了
施工未完了

施工未完了
測定値

DL

WL

WU

含水比 w (%)

乾燥密度 ρd (g/c ㎥)

凡例
過転圧
施工完了
施工未完了
測定値

DL

SL

SU

飽和度 Sr (%)

図-8

飽和度 Sr のコンター図 9)

５． あとがき
今回のニューズレターでは、盛土構造物の締固め管理に関する新しい知見をご紹介いたしました。この他にも、重機の自動運転やドローン技術など、ICT 技術は日々進歩を続け一般社団法人 LIQCA 液状化地盤研究所 NEWSLETTER

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ており、本技術が今後も発生が予想される大規模災害に対して強靭な国土を形成するため一助となれば幸いです。

【参考文献】
1) 福島県農業用ダム・ため池耐震性検証委員会：藤沼湖の決壊原因調査報告書（要旨），pp.1-7，2012.
2) Tatsuoka, F．: Compaction characteristics and physical properties of controlled the degree ofsaturation，Keynote Lecture, Proc. of 15th Pan-American Conf. on SMGE and 6th Int. Conf. on
Deformation Characteristics of Geomaterials，Buenos Aires，pp.40-76，2015.
3)

龍岡文夫ら: 地盤工学・技術ノート, 盛土の締固め1～20 回，雑誌「基礎工」, 2013 年

7 月号～2015 年2 月号．
4) 龍岡文夫: 土の締固めにおける飽和度管理の重要性，雑誌ダム技術，No.354, 3, 3-16 頁,
2016.
5) 龍岡文夫: 飽和度と剛性に管理に基づく盛土締固めの合理化について，地盤工学会誌,
11, 12 月号, 67-11/112 (742/743), pp.30-33, 20196 ) 永 井 裕 之 ： 現 場 施 工 に お け る 締 固 め 土 の 力 学 特 性 の 評 価 手 法 に 関 す る 研 究 ,東 京 理 科 大 学 大学院 理 工学 研 究科 博 士論 文 , 2 0 2 0 .
7 ) Nagai, H.，Sandambata, I.，Hyodo, T.，Kikuchi, Y．and Tatsuoka, F．
：Soil compaction control fordifferent soil types and energy levels based on the saturation degree，KGS&JGS Joint Workshop，2018.
8 ) 公 益 社 団 法 人 地 盤 工 学 会 関 東 支 部 ： 土 の 締 固 め 管 理 ― 現 状 ・ 新 た な 展 開 ・ 展 望 ― ， 土構造物の要求性能の実現を目指した盛土締固め管理の合理化に関する研究委員会, 総合土木研究所, 2022.
9 ) 永井裕之：ICT を活用した盛土施工の品質管理，雑誌「新都市」,Vol.71No.10， 2017 年