第 53 回地盤工学研究発表会
2018 年 7 月

0905

E - 08 （高松）
実大振動台実験による蛇籠擁壁の耐震性評価
その 1－実験概要－

蛇 籠 擁壁

防災科学技術研究所 国際会員 中澤 博志，高知大学 国際会員 原 忠中材

高知大学 学生会員 柴原 隆，学生会員 田所 佑理佳

詰

実大振動台実験佐賀大学 国際会員 末次 大輔，非会員 松田 衛(株)エイト日本技術開発 正会員 栗林 健太郎，正会員 ○木村 瞬(株)CPC 正会員 西 剛整，大旺新洋(株) 正会員 下村 昭司，松井金網工業(株) 非会員 三好 克明
1．はじめにネパール国では、斜面崩壊を抑制する方法の一つとして蛇籠擁壁が広く普及している 1),2) 。一方、2015 年ネパール・ゴルカ地震では強い揺れやその後の集中豪雨により、蛇籠擁壁の大きな孕み出しや崩壊が多く確認され、特に直立 3 段
積蛇籠擁壁の被災が顕著であった 3) 。このような背景から、昨年、筆者らによってネパール国の道路擁壁に多用されている直立 3 段積擁壁(壁高 H=3.0m) における地震時の挙動及び安定性を確認することを目的に実大規模模型実験(以下、「実験ケース 1」という。) が実施された 。図 1 に実験ケース 1 の断面図を示す 4),5) 。実験ケース 1 では 4 回の加振(目標入力加速度 50,100,150,200Gal) を通して蛇籠天端で約 70cm の前傾及び約 18°の蛇籠擁壁の傾斜が確認された 6) 。この結果を受けて、筆者らは実験ケース 1 との比較実験として、” 蛇籠擁壁の転倒に対する抵抗モーメントの増加” 及び”蛇籠の変位抑制に伴う背後地盤の主働崩壊抑制” が期待される直立 3 段積 2 列擁壁を考案し、実大規模模型実験を実施したので報告する。本報では、背後地盤材料の室内土質試験を含む、直立 3 段積み 2 列擁壁における実大規模模型実験の概要や施工方法について述べる。
2．実験概要
本実験は、国立研究開発法人防災科学技術研究所が所有する大型耐震実験施設で、蛇籠の地震時における耐震性能および動的挙動を検証するため実施した実大規模模型実験である。図 2 に当模型実験の断面図を示す。加振前後の背後地盤の強度を比較するため、サウンディング試験 2 種(簡易動的コーン貫入試験及び軽量簡易動的貫入試験)を蛇籠近傍背後と蛇籠から 1.0m, 3.0m, 6.0m 離れた場所で実施した。さらに、加振毎に背後地盤の詳細な破壊形態を調べるため、背後地盤地表面上の 14 地点に標点を置いて沈下量を測定した。本実験の入力加振波は、漸増部、定常部及び漸減部で構成される 3Hz の正弦波であり、加速度振幅を 4 段階に分けて加振を行い、目標入力加速度は 50,100,150,200Gal とした。各加振の振動台の応答加速度は、それぞれ 83,151,249,302Gal となった。図 3 に目標入力加速度 200Gal を与えた時の振動台の応答加速度波形を示す。なお、蛇籠擁壁の単位体積重量は蛇籠擁壁の段毎で，蛇籠作成時の中詰材の重量と，施工後の蛇籠擁壁の寸法から算出し，全体の平均値としている．
2-1 蛇籠擁壁
本実験で検討した蛇籠擁壁の仕様は、蛇籠の配列を除き実験ケース 1 と同条件とした(表 1)。これは、配列の相違が蛇籠擁壁の地震時の挙動及び安定性に及ぼす影響を明確に把握し、実験結果を実験ケース 1 のそれと比較するためである。
本実験における蛇籠配列は、前章で述べたように、3 段積×2 列(加振方向)を配置する(図２)。また、蛇籠同士の緊結は前回と同様に上下左右に隣り合う蛇籠同士を緊結したほか、1 列目と 2 列目の蛇籠の籠枠同士を緊結した(図 4)。

加速度
変位計
PANDA
PDCP

加振方向
ACC-C

G-ACC-01H
G-ACC-01V LD-01H
G-WD-01

4.0m

センサ治具

PND3-3WD-01

約3.0m（1.0m×3段積み）

加振方向
加振⽅向

センサ治具（単管パイプ）

LD-01V

G-ACC-07H

LD-02V

LD-03V

LD-02H
ACC-01

PDCP3

PND3-1

PND3-2LD-05V

LD-04V

LD-03H
ACC-05LD-04H
ACC-09PDCP2

転圧⾯LD-05H
PDCP1

ACC-13

G-ACC-02H
G-ACC-02V
WD-02

G-WD-02

WD-03

G-WD-03
G-ACC-03H
G-ACC-03V
G-ACC-04H
G-ACC-04V
G-WD-04

WD-04ACC-G

基礎地盤厚

G-WD-05
G-ACC-05H
G-ACC-05V
G-ACC-06H
G-ACC-06V
G-WD-06

50cm

G-ACC-08H
ACC-02
G-ACC-09H

ACC-06

ACC-10蛇籠擁壁
G-ACC-10H
ACC-03

ACC-07

ACC-11

約1.5m
ACC-04

ACC-15層厚 約30cm

G-ACC-11H

G-ACC-12H

ACC-14

背後地盤

約2.5m

約3.0m

ACC-08約1.0m

ACC-128.0m
11.6m

ACC-16ACC-T

図 1 実験ケース 1(直立 3 段積 1 列擁壁)の断面図

Evaluation on earthquake resistance for retaining wall using
gabions by full scale shaking table tests. _Part1. test outline

図 2 当模型実験(直立 3 段積 2 列擁壁)の断面図

Nakazawa Hiroshi, NIED
Hara Tadashi, Zhang Hao, Tadokoro Yurika, Shibahara Ryu, Kouchi University
Suetsugu Daisuke, Matsuda Mamoru, Saga University
Kuribayashi Kentarou, Kimura Shun, Eight-Japan Engineering Consultants Inc.
Nishi Tsuyoshi, Construction project consultants,inc.
Miyoshi Katsuaki, Matsui Wire Netting Industry Co., Ltd.
Shimomura Shouji, Daioh Shinyo Co., Ltd.

1807

300

表 1 蛇籠擁壁の仕様

加速度(Gal)

200

項目

100仕様

蛇籠網

0

線径：3.2mm, 網目：13.0cm, 材質：亜鉛メッキ鉄線

寸法(1個当たり)

1.0m×1.0m×1.0m (ネパール国内で広く用いられている寸法)

中詰材の積み方

手積みによる (ネパール国内で一般に行われる方法)

蛇籠同士の緊結

上下左右及び1列目と2列目の蛇籠同士(1辺につき5箇所程度, 針金を使用)

‐100
‐200
‐300
0246810time(s)

たわみ防止策籠内部の中間高さ付近に張り線を使用し、固定した。

孕み出し防止策

2段目と3段目の蛇籠には当て板を設置し、中詰材充填後に撤去した。

図 3 加振波(入力目標加速度 200Gal)の例
2-2 中詰材
本実験の中詰材は実験ケース 1 と同様の材料を使用した。この割栗石は「石分を含む地盤材料の粒度試験方法」(JGS 01322009)により計測した粒径のヒストグラムより、平均粒径は約18cm であり、粒径のピークはネパール国アラニコ・ハイウェイ
凡例

沿線での蛇籠全数調査 7)で得られた中詰め材と概ね一致してい緊結した位置を示することが確認されている 4)。また、実験ケース 1 における中詰(5 ヵ所/1 辺あたり)材の各試験結果より、本実験で使用した中詰め材の力学的・物理的性質はネパール国で用いられている材料と概ね類似する特Z性を有していることが確認されている 4)(表 2)。さらに、本実験とネパール国の中詰材の多くはロックハンマーによる反発度の図 4 蛇籠の緊結位置
表 2 中詰材(割栗石)の力学的・物理的性質測定結果から、岩級区分で CH(比較程岩質堅硬)に分類される。
2-3 模型地盤
土槽内の背後地盤施工は実験ケース 1 と同様の方法で実施した(図 5) 4)。この際の転圧回数は締固め土との関係に基づき、5YX

湿潤密度

吸収率

一軸圧縮強さ変形係数

ρt(g/cm3)(%)

qu(MN/m2)

Et,50(GN/m2)

νs

ネパール国蛇籠

2.651

0.5

124.25

48.22

0.233

割栗石

2.696

0.6

154.04

48.25

0.291

回/層とした。表 3 に背後地盤に使用するまさ土の物理特性を示す。模型地盤造成時の平均含水比は約 7%であり、最適含水比

表 3 背後地盤(まさ土)の物理特性
ρs

ρdmax

ωopt

Dmax

D5011.6%よりわずかに小さい。地盤の締固め度は、DC≒90%で造成(g/cm3)(g/cm3)

(％)

(mm)

(mm)

した。なお、加振前の PDCP による各層の換算平均 N 値は 4 で2.660

1.88

11.6

19.01.61あった。蛇籠擁壁と背後地盤には、加振時の動的挙動を観測す

ポアソン比

Uc19.5Fc(%)
6.1

IPNP

②蛇籠を 1 段ずつ構築するるため、図 2 に示すように加速度計を設置した。蛇籠擁壁には擁壁の前面と背面に 6 個ずつ設置し、背後地盤には地盤高さが0.9m, 1.8m, 3.0m, の各層で蛇籠背後近傍から 0.0m, 1.5m, 4.0m,7.0m, 離れた地点に 1 個ずつ設置した。また、巻き取り式変位計を 1 列目蛇籠前面に 6 個設置し、レーザー変位計を中央の蛇籠天端と背後地盤の地表面の 4 箇所で水平、垂直方向に設置した。

h=3.0m②と③を交互に繰り返す
蛇籠 1 段分の高さまで構築する③背後地盤を 1 層ずつ構築する
t=30cmt=50cm
基礎地盤を造成する

加速度計、各変位計の設置位置は実験ケース 1 と同様である。
図 5 模型地盤の施工手順
3．まとめ
過年度に実施された実験結果を踏まえて、蛇かご 3 段×2 列配置の蛇かご擁壁に対する実物大の振動台実験を実施した。本報では、実験模型の概要について述べており、中詰め材やかご材の特性および地盤条件は過年度の条件と同等であることを確認している。すなわち、過年度と異なるのは蛇かごの配置のみであり、蛇かごの配置の違いによる挙動の変化を把握することを目的としている。その 2 では、実験結果を地震動による振動特性と変形量の観点から報告する。
また、その 3 では蛇籠実験を定量評価するための基礎資料を得ることを目的とし，背面に盛土を有さない蛇籠擁壁単体
及び実験ケース 1 の安定性に関する解析的検討・評価を行ったので報告する．
謝辞
本研究は日本学術振興会科学研究費補助金(基礎研究 B(一般)16H04413 および基礎研究 B(海外学術調査)16H05746)の助成を受けたものです。関係者各位に謝意を表します。
【参考文献】1)原他：2015 年ネパール・ゴルカ地震における蛇籠の利用実態と被害傾向に関する調査～その１調査概要～, 第 51 回地盤工学研究発表会,pp.1657-1658, 2016.

2)栗林他：2015 年ネパール・ゴルカ地震における蛇籠の利用実態と被害傾向に関する調査～その４蛇籠中詰め材の施工方法～, 第 51回地盤工学研究発表会, pp1663-1664, 2016.

3) 中澤他：2015 年ネパール・ゴルカ地震における蛇籠の利用実態と被害傾向に関する調査～その２蛇籠実体調査～, 第 51 回地盤工学研究発表会, pp1659-1660, 2016.
要－, 第 52 回地盤工学研究発表会, pp1555-1556, 2017.
第 52 回地盤工学研究発表会, pp1557-1558, 2017.

4) 田所他：蛇籠を用いた道路擁壁の耐震性評価に関する実大規模振動台実験(その１)－実験概5) 末次他：蛇籠を用いた道路擁壁の耐震性評価に関する実大規模振動台実験(その２)－加振実験－,6) 臼倉他：蛇籠を用いた道路擁壁の耐震性評価に関する実大規模振動台実験(その３)－残留変形の評価－, 第 52 回地盤工学研究発表会, pp1559-1560, 2017.

7) 末次他：2015 年ネパール・ゴルカ地震における蛇籠の利用実態と被害傾向に関する調査～その３

蛇籠中詰め材の物理的性質～, 第 51 回地盤工学研究発表会, pp1661-1662, 2016.

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