「技術フォーラム 2020 Web 技術発表会」【29】

琉球石灰岩地盤の解析に用いた RQMR より算定した強度に関する考察(株)南城技術開発〇比嘉優，井上琉球大学
島嶼防災研究センター
琉球大学名誉教授

英将

伊東渡嘉敷
藍檀

孝直彦

オメル

1. はじめに
琉球石灰岩は空隙の多い岩盤である．同地盤の地下空洞あるいは斜面の解析を行う際に室内試験で得られた強凡例
糸数壕

度をそのまま適用することは危険側の解析となり，妥当

Nr , Nd：琉球石灰岩
Yp3：島尻層群泥岩
黒線：断層
黒 赤 線： 実 存断
層性が低い．現地岩盤の強度を推定する方法として藍檀(2014)1) ， 藍檀 ら(2016)2) によ り 新し い 岩盤 評 価手 法
(RMQR)，および RMQR を用いた強度算定方法が示されている．本稿では，琉球石灰岩の地下空洞(糸数壕)の安定性評価のため行った，琉球石灰岩コアの力学試験結果，0500mRMQR 判定および原位置で実施した弾性波速度との関係性等より，RMQR を用いて算出した強度の適合性について考察した．

図-2 周辺地質図4)3. 壕の状況
糸数壕は延長約200m，地表からの深度6～17m，空洞幅12～30m となっている．戦時中は，現存する洞窟内の概2. 地形・地質概要
琉球石灰岩は更新世に形成した比較的新しい地層であね全体が壕として活用されていた．これより，洞窟内のる．琉球石灰岩は沖縄島の中南部域に広く分布している概ね全てが入壕者が回るルートとなっている．安定性評(図-1)．対象とした糸数壕は琉球石灰岩の台地に位置す

価は，壕の形状，天端厚等を勘案し7つのエリアに区分し，る(図-2)．

任意に解析断面を設け行っている(図-3)．

4. 調査・検討の流れ実施した調査～解析の流れを図-4に示す．
地形測量，現地踏査

調査ボーリング・力学試験
RMQR 値の算出

多重パラメータ動態
観測システムRMQR 値を用いた，地下空洞の天端岩盤の物性値の推定
経験的評価・解析的評価
糸数壕

要検討エリアの抽出・DFEM 追加解析

図-1 沖縄島地質概要図 3)

図-3 糸数アブチラガマの地下空洞平面図・断面図

図-4 検討の流れ

「技術フォーラム 2020 Web 技術発表会」
５. 各種試験結果

表-4 RMQR 値より算出される現地岩盤の強度(エリア3)

室内力学試験は，天端岩盤厚が薄く，かつ地下空洞幅が広いため，形状的な不安定性が考慮されたエリア 3 の天端で行った BV-3 コアを利用し行った．
供試体の空隙率，弾性波速度と強度との関係を図-5に示す．図より同関係は概ね比例的な傾向が見て取れる．
また，調査孔で実施した PS 検層結果を表-1に示す．原位

RMQR値

α=α0-(α0-α100)×RMQR÷
(RMQR+β×(100-RMQR))

平均
最大
最小σcm/σci
0.160.200.11536043σtm/σti0.160.200.11比を考慮した強度(MPa)σcmα×σci
1.952.471.38σtmα×σti
0.630.800.45※室内試験の圧縮強度(平均)σ ci = 12.34 MPa
引張強度(平均)σ ti = 4.0 MPa

置地盤の弾性波速度は供試体の弾性波速度より低い．上
記状況を踏まえると天端を構成する岩盤の強度は室内試
験強度より低いことが推察される．
圧縮強度-間隙率関係図

引張強度-間隙率関係図
圧縮強度(MN/m 2)

R² = 0.5549

200201040
間隙率(%)

2R² = 0.200824
弾性波速度(km/s)

UP：供試体の弾性波速度(km/s)，

10qu：試料の一軸圧縮強度(MPa)]
102030
間隙率(%)

40

上式を利用し算出される現地岩盤の推定強度を表-56に示す．PS 検層では BV-3 で計測された弾性波速度が突圧縮強度-弾性波速度(平均)関係図

4040R² = 0.4029

5060[qu'：現地岩盤の強度(MPa),VP：地山の弾性波速度(km/s)，

200

引張強度-弾性波速度(平均)関係図8qu' = (VP／UP) 2×qu

30060

圧縮強度(MN/m 2)

引張強度(MN/m 2)

64れている．

408引張強度(MN/m 2)弾性波速度と強度との関係について以下の式 5)が示さ

5010出して高く，これより推定される強度は高くなる．RMQR

30より算出される現地岩盤の強度は表-5 中，現地平均～現20地(BV-3)の間に概ね収まっている．
表-5 弾性波速度より推定される現地岩盤の推定強度

10R² = 0.3836

001234弾性波速度(km/s)

現地強度qu'(MPa)弾性波速度(km/s)
低減率
現地Vp
試験値Up qu'/qu=(Vp/Up)^2 圧縮
引張
現地(BV-3)
2.3
3.99
0.33
4.101.33

5

図-5 空隙率，P 波速度と各強度との関係

現地平均

表-1 PS 検層結果
地層記号

礫質石灰岩

RLg

BV-1
1.2石灰岩

RL

1.4
1.9

７. 原位置試験結果との対比

P波速度(VP )(km/s)
BV-2
BV-3
BV-4
BV-5
0.7～1.1 2.3
1.4～1.7 1.61.8

崩落岩塊

Grl

礫質石灰岩

RLg

2.0

固結粘土

sm

2.2

平均1.4

1.6

1.6

1.4～2.1

1.8
1.9

2.22.2

1.4

3.990.12

1.52

0.49

８. まとめRMQR より算出される現場岩盤強度は弾性波速度より推測される現場強度との整合性が確認された．
なお実際の解析には，現地の地下空洞の安定状況との再現性より，表-4 中，RMQR 値の最大値を用いた現地岩盤強度を利用した．同値は表-5 中，現地平均～現地(BV-3)

６. RMQR を利用した現地岩盤強度の算出のほぼ中間の値となる．

藍檀ら(2016)2) による現地岩盤の強度推定のための
RMQR を用いた低減率の算出式2)を以下に示す．の安定状況との整合，現場の弾性波速度等との整合性等

RMQRを鑑み，RMQR 値を設定することが重要となる．

α =α 0 -(α 0 -α 100)
RMQR +β (100 -RMQR)《引用・参考文献》[α：母岩に対する現地岩盤の強度の比(低減係数)
α 0,α 100,β ：実験定数(特性値)]
表-2 上式に利用する特性値2)
特性(α)
変形係数
Poisson比
一軸圧縮強度
引張強度
粘着強度
摩擦角

α002.50000α1001111111) Aydan, Ö., Ulusay, R. & Tokashiki, N.： A new rock massquality rating system: Rock Mass Quality Rating (RMQR)
and its application to the estimation of geomechanical

β60.3
6661

characteristics of rock masses. Rock Mech Rock Eng 47:1255–1276, 20142) 藍檀オメル，渡嘉敷直彦：新しい岩盤クオリティー評価システム(RMQR)と琉球諸島の岩盤評価への適用,第44回岩エリア3解析のため算出した RMQR 値を表-3に，上式よ4) 産業技術総合研究所：那覇及び沖縄市南部, 2006

表-3 エリア3解析用の RMQR 値

R3-EW1R3-EW2

表土a)層厚(m)b)RMQR値a)層厚(m)b)RMQR値

各層厚 h(m)1層 2層

3層 4層 5層6層

1.0

1.658
1.957

1.261

0.50.8431.443

1.843
1.848

1.760
2.160

盤力学に関するシンポジウム講演集,240～245, 20163) 沖縄地学会, 1997

り算出される現地岩盤の強度を表-4に示す．
断面名

解析に用いる強度の算定に当たっては，対象地下空洞

RMQR値
平均 最大 最小5) 道路トンネル技術基準(構造編)・同解説：(社)日本道路協会, H15536143526043