抵抗板を設置した空積みブロック模型の地震時加速度応答特性に関する一考察
向谷光彦*，末松吉生**，水越睦視***，乃村智子*，松原三郎***
Seismic Accelerative Response of Dry Masonry Block Retaining Wall Structurewith a Resistance Plate
Mitsuhiko MUKAITANI*, Yoshio SUEMATSU**, Mutsumi MIZUKOSHI***,
Tomoko NOMURA* and Saburo MATSUBARA***
Abstract
There are two methods of the block retaining wall work, one is the dry masonry block wall structure, and the other isthe wet one. The dry masonry block wall structure has the goodness of speed of work and the economically comparison ofthe wet one. However, dry masonry method has little resistance force against the retaining wall’s sliding. We proposed thenew method of the dry masonry block retaining wall structure with a resistance plate. This plate makes a passive pressure in
the dry masonry block. We investigated seismic accelerative response of the dry masonry block retaining wall structure with aresistance plate using the small size model test apparatus. The apparatus is the one dimensional seismic machine. We
discussed the basic study of relation between the input acceleration and the response one. We use 1/10 scale modelcomparison of the in-situ work. It was clarified from model tests results that the existence of the resistance plate becomesvery important to effectively increase the block stability.

Keywords：dry masonry block, retaining wall, resistance plate, accelerative response
１．はじめに抗体の影響について，経過時間と入力加速度および筆者らは，空積みブロックの中空部に滑動抵抗板応答加速度の関係と，これによって生じる位相のずを設置した静的・動的変形特性について検討し，別れに関する検討を行った。

1),2)

報にて報告した。また，練積みブロックの地震時安定性については，いくつかの研究3),4)がある。本論

２．試料，実験装置，実験の概要

文では，抵抗板を有する空積みブロックの加速度応

模型は木製で作成し，中詰材（礫 5mm 以下）は現答特性について着目し，基本的な検討を加えた。1/10

場での 1/10 スケールをそれぞれ想定している。模型

スケールの小型模型を用いて振幅 16mmで１方向ににはコンクリートと比重を合わせるために，周囲に正弦波による単調振動を加え，入力加速度と応答加鉄板を張り付けてある。図-2.1 にその概略を示す。

速度を高速データロガーによりデータ採取し，これ抵抗板を振動方向に対して直角に設置した標準的なによって空積みブロックの動的特性に及ぼす滑動抵状況を示す。
入力振動は，ダイヤル式で振動数を設定できる小*香川高等専門学校専攻科型振動台を使用した。周波数を 3～5Hzまで 0.5Hz 刻**東栄商興(株)みに変化させ，試験体を 10 秒間振動させる。10 秒***香川高等専門学校 建設環境工学科

間振動させた後に停止させた。加速時計は 2 個使用

79

香川高等専門学校研究紀要 4(2013)した。1 つは振動台に剛結し，入力加速度を計測し示す。

た。もう一方はブロック木枠の天端にピン留めして，ブロックはベニヤ板で作製し，コンクリートとの応答加速度を計測した。実験開始前には，重力加速

比重を合わせるために，鉄板を周囲に貼り付けてあ度を使用する加速時計によりそれぞれ計測し，重力り，その大きさは横 230mm×縦 210mm×高さ 99mm2

加速度が 980cm/s に表示されることを確認している。

である。土槽はプラスチック製で，内法；縦 335mm×
横 240mm×深さ 215mm の市販の容器を使用した。
抵抗板の大きさの基本形は，横 185mm×縦 99mm×
厚さ 10mm のベニヤ板にコンクリートとの比重合わせの鉄板を剛結してある。抵抗板の表面摩擦の有無を調べるために，木や鉄板の表面をサンダーで人工的に凹凸を加えたものを粗面とし，以下そのように称することにする。表-2.2 には，今回実施した抵抗板の状態と振動方向に対する設置について，実験ケースをそれぞれ示す。

図-2.1 土槽と模型ブロックの設置状況
抵抗板；振動方向に対して直角に設置

表-2.2 実験ケース
Case
Case 1Case 2
Case 3
Case 4
Case 5

通 過 質 量 百 分 率 （％)

10080
礫60

抵抗板の設置方向；状況なし
直角；木＋鉄板１枚（滑，基本形）
平行；木＋鉄板１枚（滑）直角；木（粗）直角；鉄板 1 枚（粗）40

抵抗板の底面まで試料を容器に充填し，ランマー

20で十分突き固めた。設定した抵抗板の設置深さ（標00.010.1
粒径1（mm）

準は 1/2）まで試料を投入して同様に突き固めた。ブ10

ロック底部の高さになると，ブロックを設置して水平性を水準器により確認しながら中空部に試料を投図-2.2 使用した試料の粒径加積曲線入し充填，突き固めた。ブロックの天端まで試料が充填完了後，再度水準を確認した。なお，抵抗板と表-2.1 試料の物性値
ρs (g/cm3)
2.640
D10 (mm)
2.2
D50 (mm)
0.40
6.3
Ｕc (無次元)
1.7
Ｕ'c (無次元)

ブロック枠は密着していない。ブロック段数は１段のみを実施した。その後、上記の方法にて加速時計の点検と設置を行っている。
データ採取は高速データロガーにより行い、サンプリング間隔は 100Hz である。なお，抵抗板なしで滑動抵抗体の有無，滑動抵抗体の設置方向，抵抗は，入力周波数を 3.0，4.0 及び 5.0Hz とし，それ以体の種類（木板＋鉄板，鉄板のみ，木板のみ），お外の抵抗板ありでは 4.0，4.5 及び 5.0Hz とした。こよび表面粗度の影響について検討した。実際の地震

れは，予備実験の結果から抵抗板を有する場合には，を想定すれば，擁壁の前後方向だけでなく奥行き方3.5Hz 以下では残留変位が見られないため，加速度向への入力波も想定しなければならない。したがっ計測は行っていない。て，振動方向に対し直角と平行の 2 方向に抵抗板を設置し，その影響について比較検討を行った。

３．実験結果と考察

試料には，5mm 以下の乾燥した礫を使用した。粒３．１ 空積みブロックの加速度応答に及ぼす抵抗径加積曲線を図-2.2 に，物性値を表-2.1 にそれぞれ板設置の影響

80

向谷光彦

他：抵抗板を設置した空積みブロック模型の地震時加速度応答特性に関する一考察

900①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2600

加速度(cm/s2 )3000-300-600-900-1012345経過時間(s)67891011a) Case 1；抵抗板；無，ｆ=0→3.0Hz

1200①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2

900

加速度(cm/s2 )

600
3000-300-600-900-1200-101234567891011経過時間(s)b) Case 1；抵抗板；無，ｆ=3.0→4.0Hz
1500①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2

1200
900

加速度(cm/s2 )

600
3000-300-600-900-1200-1500-101234567891011経過時間(s)図-3.1 経過時間と加速度の関係 c) Case 1；抵抗板；無，ｆ=4.0→5.0Hz

空積みブロックの加速度応答に及ぼす抵抗板設置とが分かる。このことは，b)図においても同じ傾向の影響について調べた。抵抗板の条件；Case1 と 2を示している。c)図では逆に応答加速度の方が入力について検討した。

加速度より 200cm/s2程度小さく，位相のずれが 0.05

図-3.1 には，Case 1 の抵抗板の無い条件における秒程度発生していることが分かる。これは，基礎地経過時間と入力・応答加速度の関係について示す。

盤上をブロックが滑っている状態であり，いわゆるa)図は入力周波数が 3.0Hzであるが，応答加速度が入破壊していることを示している。
Case 2 は，木に鉄板を貼り合わせて振動方向に対2力加速度より 150cm/s 程度上回って増幅しているこ

して直角に抵抗板を設置した標準型の構造における81

香川高等専門学校研究紀要 4(2013)

1200①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2

900

加速度(ｃm/s2 )600
300
0-300-600-900-1200-101234567891011経過時間(s)a) Case 2；抵抗板；有（木＋鉄板1枚）-直角-滑，f=0→4.0Hz①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2

1200
900

加速度(ｃm/s2 )

600
300
0-300
-600-900-1200-101234567891011経過時間(s)b) Case 2；抵抗板；有（木＋鉄板1枚）-直角-滑，f=4.0→4.5Hz

1500①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2

1200
900

加速度(ｃm/s2 )

600
300
0-300
-600
-900
-1200
-1500
-101234567891011経過時間(s)図-3.2 経過時間と加速度の関係 c) Case 2；抵抗板；有（木＋鉄板1枚）-直角-滑，f=4.5→5.0Hz結果である。図-3.2 にはその経過時間と入力・応答0.05 秒程度発生している。この現象は，図-3.1c)で加速度の関係を示す。a)図とb)図より，入力加速度がも見られたことと同様であり，ブロックの耐震性が4.5Hz以下では，入力加速度と応答加速度に差違はな失われ，ブロック底部と基礎地盤の間で一面せん断く，地盤とブロックが一体となって移動しているこ的に破壊したものと考えられる。抵抗板を設置するとが分かる。c)図では，応答加速度が入力加速度よことで，抵抗板無しの結果と比較してブロックの耐2り 150cm/s 程度小さくなっており，位相のずれも震性が向上していることが分かる。ただし今回は，82

向谷光彦

他：抵抗板を設置した空積みブロック模型の地震時加速度応答特性に関する一考察①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2

1200900

加速度(ｃm/s2 )

600
3000-300-600-900-1200-101234567891011経過時間(s)図-3.3 経過時間と加速度の関係 Case 3；抵抗板；有（木＋鉄板）-平行-滑，f==4.0→4.5Hz①入力α；cm/s2

1200②応答α；cm/s2900

加速度(ｃm/s2 )

600
3000-300-600-900-1200-101234567891011経過時間(s)図-3.4 経過時間と加速度の関係 Case 4；抵抗板；有（木）-直角-粗，ｆ=4.0→4.5Hz①入力α；cm/s2②応答α；cm/s2

1200900

加速度(ｃm/s2 )

600
3000-300-600-900-1200-101234567891011経過時間(s)図-3.5 経過時間と加速度の関係 Case 5；抵抗板；有（鉄板1枚）-直角-粗，ｆ=4.0→4.5Hz

設定した入力周波数が両条件で同一でないため，今空積みブロックの加速度応答に及ぼす抵抗板設置後のさらなる検討が必要である。

方向の影響について，Case 3 として検討した。図-3.3には，入力周波数 4.5Hz，実際の入力加速度 900cm/s2程度の条件下における経過時間と入力・応答加速度３．２ 空積みブロックの加速度応答に及ぼす抵抗の関係を示す。図-3.2b)図との比較から，抵抗板を板設置方向の影響平行に設置すると入力加速度より応答加速度の方が83

香川高等専門学校研究紀要 4(2013)

150cm/s2程度大きく，振動が増幅していることが分

応答

入力位相差；右目盛1,600かる。ただし，位相差は見られないことから，抵抗0.06

加速度(cm/s 2 )板は基礎地盤と一体になって振動しているものの，上部では振動の増幅現象が発生しているものと推察される。このように抵抗板の向きが異なることで，0.05

1,2000.04

1,0000.03

8000.02

耐震性能に違いが出ることが分かる。振動方向に対6000.01して抵抗板を平行に設置するということは，実際に40004.0は奥行き方向の地震動を想定していることになる。

位相差(s)

木＋鉄板，直角，滑1,4004.5
入力周波数(Hz)5.0

図-3.7 入力周波数と加速度および位相差の関係

抵抗板を設置することにより，ブロックの前後方向（抵抗板有り；木＋鉄板，直角，滑）ほどではないが，奥行き方向にもかなりの耐震性が期待できることを示唆しているものと考えられる。

応答

入力

位相差；右目盛

1,6000.060.05

面粗度の影響1,2000.04

1,0000.03

8000.02

6000.01

加速度(cm/s 2 )1,400

空積みブロックの加速度応答に及ぼす抵抗板の表
面粗度の影響について，Case 4 と 5 として調べた。
図-3.4 にCase 4，図-3.5 にはCase 5 の入力周波数が4004.5Hzの結果について，それぞれ示す。双方とも入力位相差(s)木＋鉄板，平行，滑３．３ 空積みブロックの変形に及ぼす抵抗板の表

04.04.5
入力周波数(Hz)

加速度に比べて応答加速度が 100cm/s2程度大きく増

5.0

図-3.8 入力周波数と加速度および位相差の関係幅していることが分かる。ただし，Case 5 の鉄板 1（抵抗板有り；木＋鉄板，平行，滑）枚では，位相のずれが 0.05 秒程度みられ，ブロック全体として破壊に近づいていることが分かる。対照

入力

応答位相差；右目盛

1,600

結果より，抵抗板は中込材に対してある程度の厚さ1,4000.05がある方が耐震性向上に寄与することが分かった。

1,2000.04

1,0000.03

8000.02

6000.01

また図-3.2b)と図-3.4 を比較すると，ほぼ等しい波形を示していることから，今回の方法によって表面粗度を向上させても，加速度応答や位相のずれに400はあまり影響がないことが明らかになった。

入力4.5
入力周波数(Hz)（抵抗板有り；木，直角，粗）位相差；右目盛

応答

入力位相差；右目盛

0.06

1,600

1,4000.05

1,4000.05

1,2000.04

1,2000.04

1,0000.03

1,0000.03

8000.02

8000.02

6000.01

6000.0104000.06

抵抗板なし

4003.03.54.0入力周波数(Hz)4.55.0

位相差(s)

加速度(cm/s 2 )鉄板1枚，直角，粗位相差(s)加速度(cm/s 2 )5.0

図-3.9 入力周波数と加速度および位相差の関係と入力加速度，応答加速度，及び位相差の関係
応答04.0３．４ 空積みブロックの変形に及ぼす入力周波数

1,6000.06

木，直角，粗位相差(s)加速度(cm/s 2 )的にCase 4 では位相のずれは見られない。これらの

04.0

4.5
入力周波数(Hz)5.0

図-3.10 入力周波数と加速度および位相差の関係

図-3.6 入力周波数と加速度および位相差の関係（抵抗板有り；鉄板 1 枚，直角，粗）（抵抗板なし）84向谷光彦

他：抵抗板を設置した空積みブロック模型の地震時加速度応答特性に関する一考察

上記，3.1～3.3 の考察と表示していなかった実験

2) 空積みブロックの加速度応答に及ぼす抵抗板の結果を加え，入力周波数と入力加速度，応答加速度，設置方向の影響について検討し，振動方向に直角に及び位相差の関係について総合的な検討を加える。

設置したものだけでなく平行に設置したものについ

図-3.6～3.10 には，各条件下における入力周波数ても，ある程度の耐震性を有することが分かった。と入力加速度，応答加速度，及び位相差の関係につ

従来，擁壁の地震時安定性については，擁壁の前後いてまとめたものである。図-3.7～3.10 より，いず方向のみが議論されてきた。今回新たな試みとしてれの条件においても抵抗板を設置すると 4.0Hz では擁壁に対して奥行き方向の安定性にも検討を加えた。

入力加速度と応答加速度が等しく，位相差も見られこれらの結果から，擁壁の現実的な耐震性評価を実ないことから，ブロックが抵抗板とともに基礎地盤験的に明らかにできる可能性があることを示唆した。と強固に一体化していることが分かる。図-3.6 の抵

3) 空積みブロックの変形に及ぼす抵抗板の表面粗抗板なしの結果から，入力周波数が 3.0Hz において，度の影響について検討し，抵抗板の表面粗度は加速既に応答加速度が入力加速度を上回って，増幅して度応答特性には，影響を及ぼさないことが明らかにいることが分かる。

なった。なお，抵抗板の厚さは中込材の粒径に対してある程度の厚さを有する方が効果的であることが４．まとめ分かった。

小型振動台を用いて，様々な条件における抵抗板を設置した空積みブロック模型土槽を作成し，その参考文献

地震時加速度応答特性に及ぼす影響について検討1)した。得られた結論は，以下のとおりである。

崎芳行：抵抗板を設置した空積みブロックの動的変1) 空積みブロックの変形に及ぼす抵抗板設置の影形特性，香川高等専門学校研究紀要，4 号, pp. 73-78,

響について検討し，抵抗板が無ければ入力周波数；

2013.

23.0Hz，実際の入力加速度；500cm/s 程度で既に 150

向谷光彦，末松吉生，水越睦視，乃村智子，岡2) 橋本彰博，安福規之，末松吉生，小松利光：抵

2cm/s の応答加速度の増幅が見られる。一方，抵抗板抗板を有する空積みブロック構造の滑動抵抗とそのを設置することで入力周波数；4.0Hz，実際の入力加評価，公益社団法人地盤工学会中国支部論文報告集，

2速度；700cm/s 程度までは応答加速度の増幅や位相地盤と建設，Vol. 30，No. 1，pp. 27-37，2012.のずれは見られない。入力周波数；4.5Hz，実際の入3) 渕靖文 , 長友克寛 , 松山哲也，松原三郎：ブロ

22力加速度；900cm/s 程度において，はじめて 100 cm/s

ック積み擁壁模型の動的安定性に及ぼす背面土の影の応答加速度の増幅が見られるものの，位相のずれ

響，土木学会四国支部技術研究発表会講演概要集，は無かった。これらの結果より，空積みブロックに12 巻，６号，pp. 386-387，2006.

抵抗板を設置することで，抵抗板の無い空積みブロ4) 渕靖文 , 長友克寛 , 松山哲也：ブロック積擁壁

ックと比較して，耐震性が高いことが明らかになっの連結法が動的挙動に与える影響，コンクリ－ト工た。

学年次論文集，Vol. 29，No. 3，pp. 523-528，2007.

85