日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2011 年 8 月

20307

背面梁を有する擁壁の耐震性能に関する研究
その 4 乾燥砂地盤による地震時を模擬した模型実験
擁壁

耐震性能

模型実験

正会員

砂地盤

○野口正会員

1. はじめに本研究その 1～31～3)では，アルミ棒積層体を用いた傾斜土槽での主働崩壊形状観察実験を実施した。その結果，背面梁付き擁壁の外殻すべり線は，背面の無いものよりも大きくなることを確認し（図 1），地震時の主働土圧が背面梁によって小さな値となることが期待された。そこで本報
では，乾燥砂地盤を用いて地震時を模擬した模型実験を実施し土圧性状に関して考察する。
2．実験方法
本実験は模型地盤土層を擁壁ごと傾斜させることによって地震時の地中応力状態を模擬し，擁壁を強制変位させて擁壁に作用する土圧を計測する（図 2）。
実験層は，L 型鋼で補強したアルミ板（板厚 100mm）を組み合わせて製作し，その内法は，620（幅）×1,000（長さ）×500（高さ）mm である。実験層の底面および側面にはテフロンシートを貼付した。擁壁試験体は高さH=400 mm，厚さ t=40mm のアルミ材とし，擁壁背面（模学*正会員型地盤側）にはテフロンシートを貼付した。また，計 6個のロードセル（土圧計）を内蔵した。また，背面梁（長さ L＝260，300mm の 2 種類）は，75×490mm のアルミ材を組み合わせて作成し，上端より 100mm の位置に取り付けた（図 2）。
実験は，傾斜させた試験槽に空中落下法によって模型地盤を作成し，擁壁を変位速度 0.5 mm/min で試験槽と平行に強制変位させた。表 1 に模型地盤の諸元を示す。
3．実験結果および考察
3.1 土圧－変位関係 図 3 に A-2，B-2，C-2（背面梁長さ L＝300mm）における土圧 p と無次元変位 y/H（y：擁壁変位，H：擁壁高さ）の関係を示す。図中の▼印は，地表面で崩壊線を確認できた点を示す。静止土圧（y/H=0）
は，背面梁中間部の土圧計 4 の値が最も大きく，擁壁下端の土圧が小さな値を示した。これは，背面梁の設置時に地盤を乱したこと，土槽底面の摩擦による影響などが考えられる。
表 1 模型地盤

40016梁有り

84 100 100 100

背面梁梁無しアルミ棒積層体2356120 125

245

300 40300(260)
340

図2

崩壊

61

崩壊

3 6A2（梁長さ300mm）

500

A3

A202000
1000

00.010.02
y/H
b. Kh=0.2(θ=11.3°)，B=300mm

0.48

内部摩擦角φ45°崩壊

5630.010.02
y/H
c. Kh=0.25(θ=14.0°)，B=300mm

土圧―変位の関係
B1(梁無し)B2（梁長さ300mm）
B1B3B2：崩壊

1000：崩壊C1(梁無し)

C2500

C1C2梁（梁長さ300mm）

0Ａ３（梁長さ260mm）

0

間隙比 e2A10

1.79 g/cm3

10P(N/m)：崩壊P(N/m)

A1(梁無し)密度 ρ50

図3P(N/m)

試験写真

550.01
0.02
y/H
a. Kh=0(θ=0°)，B=300mm

1000

空中落下法
（分散網 2 枚）

42

20作成法

1050

写真 1

擁壁試験体

413

硅砂 5 号（飯豊産，気乾状態）

2, 5
3, 6

105

使用砂

1, 4p(kPa)

4

ロードセル

490

地盤の崩壊形状10p(kPa)

4p(kPa)

図11

佐藤秀人**

鹿糠嘉津博***

0.01

0.02

0B3（梁長さ260mm）

0y/H
a. Kh=0(θ=0°)

図40.01y/Hb. Kh=0.2(θ=11.3°)

0.02

00.01

y/H
c. Kh=0.25(θ=14.0°)

土圧合力―変位の関係

Study on Earthquake-proof Performance of Retaining Wall Attached Back Beam
Model experiments of Active Earthpressure During Earthquake― 613 ―

Noguchi, M et al0.02

擁壁高さ

各土圧値は，変位に伴って一旦上昇し，その後低下し
表 2 試験一覧た後，y/H≒0.01 以降はほぼ一定値を示した。また，全体
試験 水平震度 傾斜角θ 背面梁長 静止土圧 主働土圧 崩壊時変位
番号Ka(deg)
L(mm) 係数 K0 係数 KA(y/H)
的に梁中間部（土圧計 4,5,6）の方が端部（土圧計 1,2,3）A－100―0.51
0.260.008よりも大きな値を示した（図 2 参照）。
A－200300
0.28
0.190.012
A－3002600.300.130.009
3.2 土圧合力－変位関係 図 4 は，擁壁頂部の土圧をゼ
B－1
0.2
11.3―
0.82
0.360.006
ロとし，土圧計間の土圧変化が直線であると仮定して求B－20.2
11.3
300
0.60
0.210.013
B－30.2
11.3
2600.51
0.28
0.001
めた土圧合力（P）と擁壁変位（y/H）の関係を想定震度C－10.2514.0―
0.59
0.260.021
C－20.25
14.0
300
0.30
0.260.011
ごとに比較したものである。
背面梁の無い場合の地盤崩壊時の土圧合力は，主働土 (mm)400
梁付梁付梁付梁付
圧および物部の地震時土圧とほぼ一致しており，背面梁梁無梁無梁無300
梁無を有する試験体は，梁の無い試験体よりも小さな土圧合200
力値を示した。
100
3.3 土圧分布の推移 図 5～9 に，擁壁中央部（背面梁中00 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 0 1 2 3間部）における土圧分布の推移図を示す。背面梁の有無，
土圧 (kPa)
土圧 (kPa)
土圧 (kPa)
土圧 (kPa)
土層の傾斜にかかわらず，土圧値は y/H=0.002 前後で最もa. 静止時
b. y/H=0.002
d. y/H=0.015
c. y/H=0.01
大きな値となり（図 4 参照），その後は徐々に減少した。
図 5 土圧分布の推移 Kh=0(θ=0°)，B=300mm
また，変位初期には，擁壁中間部で極大値を有する分布 (mm)400
梁付梁付形状となっているが，y/H=0.01 以降，すなわち，地盤が梁付梁付梁無300
梁無梁無梁無崩壊した後では擁壁下方の土圧がしだいに大きくなり，200
三角形分布形状に近づいている。
100
また，背面梁を有する試験体は，θ＝0°（kh=0），θ＝011.3°（kh=0.2）のケースでは，梁の無い試験体よりも小0 1 2 3 4 0 1 2 3 4 0 1 2 3 0123
土圧 (kPa)
土圧
土圧 (kPa)
土圧 (kPa)(kPa)
さな土圧分布を示した。ただし，θ＝14.0°（kh=0.25）で
b. y/H=0.002
c. y/H=0.01
d. y/H=0.015
a. 静止時は，梁のないものの方が小さな値を示しており，今後さ
図 6 土圧分布の推移 Kh=0(θ=0°)，B=260mm(mm)らなる検討が必要であろう。
400
梁付梁付梁付梁付
3.4 土圧係数と地盤崩壊時の変位 背面梁付き擁壁の崩梁無梁無梁無梁無300
壊時土圧係数は，傾斜角θ＝0°（kh=0），θ=11.3°（kh=0.2）
200の場合では，梁のない場合に比べて 30～40％程度小さな 100値となっている。これは，背面梁を有する擁壁では耐震0性能が向上し，地震時の主働土圧係数を小さく見積もる
24
68 0 1 2 3 0 1 2 302
46 0
土圧 (kPa)
土圧 (kPa)
土圧 (kPa)
土圧 (kPa )ことが可能であることを示唆するものである。また，今b. y/H=0.002
c. y/H=0.01
d. y/H=0.015
a. 静止時回の実験シリーズでは，背面梁の長さの違いによる顕著
図 7 土圧分布の推移 Kh=0.2(θ=11.3°)，B=300mm
な差異は生じていないが，これは，本実験では背面梁長 (mm)400
梁付梁付梁付梁付の差が小さかったことが原因であると考えられる。
梁無梁無梁無300
梁無4. おわりに擁壁高さ

擁壁高さ

擁壁高さ

本研究によって，背面梁付き擁壁の地震時主働土圧は，梁の無いものに比べると小さな値を示し，地盤崩壊時の2001000

土圧係数も小さくなることが検証された。今後は，さら02に試験数を増やし，梁の取り付け位置や梁長さの違いによる特性を検討していきたい。

図8(mm)
400

参考文献
その 1～2, 日本建築学会学術講演会, 2009,8

擁壁高さ1) 長倉,佐藤,鹿糠嘉:背面梁を有する擁壁の耐震性能に関する研究

46 0

土圧 (kPa)a. 静止時30024土圧

680123 0

土圧 (kPa)c. y/H=0.01(kPa)b. y/H=0.002

123

土圧 (kPa )d. y/H=0.015

土圧分布の推移 Kh=0.2(θ=11.3°)，B=260mm
梁付梁付梁付梁付梁無梁無梁無梁無2002) 長倉,佐藤,鹿糠嘉:背面梁を有する擁壁の耐震性能に関する研究
その 3, 日本建築学会学術講演会, 2010,83) 和田,国府田,榎並:土の工学壁面摩擦を考慮した壁体土圧に関す10000る実験的研究 その 2, 日本建築学会構造系論文集, Vol. 468,
pp71-79, 1995

24
6 0 2 4 6 8
土圧 (kPa)
土圧 (kPa)a. 静止時b. y/H=0.002

図9* 日本大学 大学院生，**日本大学, 准教授，***カヌカデザイン

2424 0土圧 (kPa) 土圧 (kPa )c. y/H=0.01
d. y/H=0.015

100

土圧分布の推移 Kh=0.25(θ=14.0°) ，B=300mm*Graduate Student, Nihon Univ., **Asso. Prof., Nihon Univ.,***Kanuka Design Co.

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