第 52 回地盤工学研究発表会
2017 年 7 月

0591

E - 04 （名古屋）
拡底杭の引抜き特性に関する遠心載荷試験―その 2：実験結果

拡底杭 引抜き抵抗 遠心載荷試験

ジャパンパイル 正会員○藤江 雄大

正会員

橋立 健司

国際会員

飛田 哲男

非会員

田中 秀季

関西大学

1．はじめに位と杭先端部変位の差異は微小と考えられるため、杭同名報告(その 1)に引き続き、本報告(その 2)において、先端変位ではなく、杭頭変位により極限荷重を算出し拡底杭の引抜き遠心載荷試験の実験結果について述べた。
杭の軸力は Pi=EAεi より算定し、深度 0m の軸力は杭る。なお、本試験の結果はプロトタイプ換算とし、結果を述べる。

頭荷重の値を用いた。
拡径比 1.0（直杭）は相対密度が違っても、杭先端か2．実験結果
載荷荷重と杭頭変位比(杭頭変位/拡底径)の関係を図 1

ら杭頭までの軸力に大きな違いは見られなかった。こに示す。これより、拡径比が 1.5、2.0 と増大するに伴いれに対し拡径比 1.5 および 2.0 の場合は、拡径部で軸力載荷荷重が大きくなること、相対密度 Dr が Dr=60%よりを負担し、拡径部より上部では軸力の変化はみられなDr=90%の方が載荷荷重は大きくなることが確認された。

かった。更に拡径比 2.0 の場合は、拡径部で負担する軸

ただし、拡径比が 1.0 の場合は、相対密度の違いによる力は拡径比 1.5 に比べ、より大きくなった。

載荷荷重の変化はあまりみられなかった。

相対密度の差異による極限荷重時の軸力分布の比較を拡径比ごとに図 3 に示す。いずれの拡径比において相対密度毎の拡径比の違いによる極限荷重時の軸力分布の比較を図 2 に示す。

も、Dr=60%より Dr=90%の方が、軸力は大きくなった。

極限荷重(第 2 限界抵抗力)は、地盤工学会の杭の鉛直載荷試験・同解説 1)に準じて明確な極限荷重が得られ

02000

軸力(kN)
4000 6000

08000 10000

2000

軸力(kN)
4000 6000

08000 10000

2000

軸力(kN)
4000 6000

8000 10000

000

ない場合は、杭先端部変位が拡径部径(杭先端部径)のDr=90％Dr=90％10％に達した時とした。但し、本試験における杭頭変Dr=60％

Dr=60％

Dr=90％

333666Dr=60％

杭頭荷重P0（kN)

5000

深度(m)

深度(m)

1-1 Dr=60％ , 拡径比1.0
1-2 Dr=90％ , 拡径比1.0
2-1 Dr=60％ , 拡径比1.5
2-2 Dr=90％ , 拡径比1.5
3-1 Dr=60％ , 拡径比2.0
3-2 Dr=90％ , 拡径比2.0

極限荷重δ/D=0.1

6000

深度(m)

7000

999121212151515400030002000(a)拡径比 1.01000(c)拡径比 2.0

図 3 深度方向に対する極限荷重の軸力分布

000.050.10.150.20.250.30.350.40.450.5

杭頭変位/先端杭径 δ/D3．拡底部の負担荷重に関する検討

図 1 引抜き荷重と杭頭変位比の関係
0(b)拡径比 1.5

2000

軸力(kN)
4000 6000

08000 10000
03366軸力(kN)
4000 6000

拡径部の負担荷重を検討する方法として佐野らの手法による摩擦法 2）により評価を行った。摩擦法の引抜8000 10000

き抵抗支持機構の考え方を図 4 に示す。

D1

深度(m)

深度(m)

0

2000

9129

拡径比1.012

拡径比1.5（D2-D1）/2sinθ

拡径比1.0
拡径比2.0A＝π(D2-D1)/2sinθ･(D2+D1)/215(a)Dr=60%(b)Dr=90%
図 2 深度方向に対する極限荷重の軸力分布

Centrifuge model test on uplift capacity of belled pilesof Centrifuge model tests)θ

拡径比1.5

拡径比2.015

摩擦抵抗D2

図 4 摩擦法による引抜き抵抗支持機構の考え方(Part2:Results

FUJIE Yuta , HASHIDATE KenjiJAPAN PILE Co.

TOBITA Tetsuo , TANAKA Syuki

Kansai University1179

拡径部の負担荷重度は拡径部の傾斜部上端の荷重か比較を行うためには、杭表面に周面抵抗を得られる工ら杭先端部の荷重を差引き、拡径側面積により除して夫を行った試験を行う必要があると考えられる。この算出した。

ため杭表面にサンドペーパーを貼付け、杭表面に摩擦負担荷重度と N 値の関係を評価するために、本土槽内の平均 N 値を算出した。平均 N 値は Meyerhof の(1)式を用いて算出した。
N=(σv’/98+0.7)×(Dr/21)2

抵抗がある場合とない場合の比較を行った。図 6 に拡径比 1.0（直杭）、Dr=90%の場合の杭表面の摩擦抵抗がある場合とない場合の比較結果を示す。
この結果、杭表面に摩擦抵抗がある場合とない場合(1)では、大きく杭の支持力に違いがあることが分かった。

σv’: 平均上載圧(kN/m2)

3000

平均上載圧は拡径部の上端から拡径傾斜部高さの範

極限荷重 δ/D=0.1囲を平均し、算出した。

Dr＝90%,拡径比 1.0

2500

Meyerhof の式の適用に関する既往の研究 3)では、細粒杭頭荷重P0（ｋN)分を含む沖積砂質土を対象に実測した不撹乱資料の相対密度に対して、Meyerhof の式より推定した相対密度は、±15%程度であったこと、細粒分による補正を行うことでさらに一致することが報告されている。

2000

摩擦あり
1500

1000

摩擦なし

極限負担荷重度と平均 N 値の関係を図 5 に示す。図500に示した相関式は、拡径比毎の結果のプロットに対し最小 2 乗法により算出した。ここで、図 5 に佐野らの式4)00の値も併せて示す。

杭頭変位/先端杭径 δ/D700

図 6 杭表面の摩擦抵抗がある場合とない場合の比較

90％‐1.5倍

極限負担荷重度（kN/m2)

600

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

90％‐2.0倍
tRa/A 摩＝10.1N

60％‐1.5倍

500

4．まとめ60％‐2.0倍400

本試験では、遠心載荷試験を実施し、拡底杭の引抜1.5倍径き特性について調査してきた。得られた結果と今後の

tRa/A 摩＝8.0N

2.0倍径

300

検討内容を以下に述べる。

佐野ら式2001)引抜き荷重は、相対密度 Dr= 60%より Dr=90%の方がtRa/A 摩＝4.8N大きくなる。

1002)拡底杭の引抜き荷重は、拡底部で荷重を負担するこ

00102030405060N値

図 5 平均 N 値と極限負担荷重度の関係とにより、直杭より大きくなる。拡底部の負担荷重は拡径比 1.5 より拡径比 2.0 の方がより負担荷重は大きくなる。
3)今後の検討として、今回実施しなかった杭表面に摩佐野らの式により算出した計算式と本実験結果を比

擦抵抗がある場合のケースについて実験を行い、摩擦較すると、拡径比 2.0 の試験結果は佐野らの式より値は抵抗がない場合との比較を行う必要があると考えられ大きく、拡径比 1.5 の試験結果では佐野らの式より値はる。また、拡径角の変化による負担荷重度の確認を行小さくなった。

うために、拡底角を変化させたケースを増やし検討す佐野らの式は N 値として、遠心載荷試験及びシミュレーション解析結果から、安全側の評価となるように平均 N 値から標準偏差を差引いた値を用いている。このため、拡径比 2.0 の試験結果は佐野らの式より大きな値となったと考えられる。
拡径比 1.5 は杭の拡径角が 6 度であるが、佐野らの結果は拡径比に関わらず、拡底角が全て 12 度で試験を実施しているという点が、本試験との違いがある。このる必要があると考えられる。
【参考文献】
1)(公社)地盤工学会:杭の鉛直載荷試験方法・同解説-第一回改訂版-,pp117,2002.5
2)新井ほか:先端および中間部に拡径部を有する杭の支持力特性（その１ 工法の特徴と遠心載荷試験に基づく支持力評価の考え方）日本建築学会大会学術講演梗概

ため拡径比 1.5 の場合、拡底角の影響により小さな値を集,2014.9示したと考えられる。

3)吉村:不撹乱資料の相対密度と N 値から推定する相対本試験において、杭表面には特に加工を行わずに試密度について,第 3 回中部地盤工学シンポジウム論文集

験を実施した。佐野らが実施した実験では、杭の表面

4)佐野ほか:先端および中間部に拡径部を有する杭の支に周面抵抗を確保するため豊浦砂を貼付けて表面粗さ持力特性(その 2 拡径間隔および拡径比の影響を考慮し76~106μm として試験を実施している。佐野らの結果とた支持力評価),日本建築学会大会学術講演梗概集,2014.91180