グラベルパイルによる砂質地盤の液状化対策効果に関する検討
環境防災研究室
指導教員
1．はじめに中島啓太
大塚 悟

横軸には改良率をとった．図-1 から単杭打設時の改本研究では，宅地地盤の液状化対策としてグラベ良効果は線形的に増加することがわかった．また，ルパイル工法(以降，GP 工法と記す)に着目した．宅原地盤の相対密度が高いほど近似曲線の傾きは小

地地盤は小規模で地盤表層部の対策であるため，社さくなる傾向にあることがわかる．したがって，地会基盤施設に用いる地盤改良工法の設計指針をそ盤が密になるほど改良効果は小さくなると言える．のまま適用するのは問題があり，宅地に合わせた設5000計法が必要である．GP 工法は液状化対策効果とし4500
貫入抵抗増加率 R/Zて，締固め効果，間隙水圧消散効果，剛性による構造効果が期待できるが，それぞれがどの程度影響するかは明らかでない．本研究では，GP の締固め効果について検討を行い，設計指針を構築することを目的として，室内模型地盤にてコーン貫入試験と圧力分布測定試験を実施した．

y = 18.153x + 4467.4

4000
y = 23.546x + 2920.2

3500

3000

y = 36.702x + 1891.8

2500
y = 38.882x + 1609.7

2000

1500

y = 44.782x + 1097
Dr40_φ24mm
Dr50_Φ24mm
Dr60_φ24mm
Dr70_φ24mm
Dr80_φ24mm
Dr40_未改良
Dr60_未改良

1000
500
02．コーン貫入試験

Dr40_φ38mm
Dr50_Φ38mm
Dr60_φ38mm
Dr70_Φ38mm
Dr80_φ38mm
Dr50_未改良
Dr70_未改良

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20改良率(%)

模型地盤には，東北硅砂 6 号を用いて水中落下法により 400×400×300mm の地盤を作成した．模型地

図-1

GP 単杭打設試験結果

盤は間隙比から模型地盤の土試料投入量を算出し，2．2相対密度の管理を徹底した．GP の形成には，砕石 7模型地盤作成後，GP を格子状に打設し格子中央号を使用し，長さは 150 ㎜とした．また，コーン径点における締固め効果を改良率で整理できるか，改は 10mm で貫入長さは 150mm とした．

良効果の定量的評価の可能性について検討した．打2．1

設杭は φ24 ㎜，φ38 ㎜の 2 種類，改良率 5%と 8%とGP 単杭打設時における貫入試験

GP 格子状打設時における貫入試験

模型地盤作成後，GP を一本打設し杭周辺の地盤15%の格子中央点，計 6 ケースを Dr=40%，Dr=60%に GP による締固め効果がどの範囲まで影響を及ぼの地盤で実施した．試験ケースを表-2 に示す．GP をすか検討した．測定位置は杭中心からの距離を面積格子状に打設し格子中央点にてコーン貫入試験を比による改良率に変換して距離減衰について検討行った．全試験結果を図-2 にて示す．グラフではばしている．打設杭は φ24 ㎜，φ38 ㎜の 2 種類，測定らつきの少ない結果が得られる貫入深さ

位置は改良率 1～11%間の 5 測点，計 10 ケースを100mm~150mm での平均貫入抵抗増加率で示した．

Dr=40%，Dr=50%，Dr=60%,Dr=70%，Dr=80%の地盤横軸には改良率をとった．図-2 の Dr=40%に着目すで実施した．試験ケースを以下に示す．
表-1
GP 単杭打設試験ケース

ると改良効果は概ね線形的に増加していくことが杭径 測定距離（㎜） （㎜）120702455
4035

改良率（％）

13→ 5 ←
811

測定距離 杭径（㎜） （㎜）では改良率 8%までは線形的に増加していくが，15%になると同様の増加が得られていないことがわか

19011085

見てとれる．これに対して Dr=60%(黒色のプロット)

386555る．これは原地盤の密度によって締固め効果が異なるために生じているものだと考えられる．また，単杭と比較すると低改良率，つまり地盤が緩い場合にGP を一本打設し周辺地盤にてコーン貫入試験を行った．全試験結果を図-1 にて示す．グラフではばらつきの少ない結果が得られる貫入深さ100mm~150mm での平均貫入抵抗増加率で示した．

おいては改良効果が線形的に増加する点では同様の傾向を示すが，密な地盤においては異なる傾向を示すことが確認された．

GP 格子状打設試験ケース

表-20σ'h(kPa)2341506σ'h(kPa)234

1K0=0.5100

150200200200

図-33．2

3000

100

150

Dr=40%

6K0=0.5150

Dr=40%

550

深さ(mm)

100Dr=60%σ'h(kPa)234

1Q-0K0=0.5

50

深さ(mm)

深さ(mm)

貫入抵抗増加率R/Z

4000

0P-0505000

60O-06000500

Dr=60%

Dr=80%

未改良地盤での測定試験結果

GP 打設後における測定試験

模型地盤作成後，計測地点を格子中央と見立てて2000

GP を二本打設した後圧力分布測定試験を実施した

1000

結果を図-3 に示す．これを見ると各相対密度において GP の打設後に有効水平応力が増加していること

00

図-24812改良率(%)

1620がわかる．また増加傾向としては原地盤の相対密度が高いほど大きな増加傾向を示すことがわかった．

GP 格子状打設試験結果

3．圧力分布測定試験

したがって，GP の打設による有効水平応力は本試
験のような著しく有効土被り圧が小さい場合にお模型地盤には，コーン貫入試験同様東北珪砂 6 号いても発生することが確認された．

を用いて水中落下法にて地盤を作成した．GP の形
0にて作成した．試験ケースは表-3 に示す通り，杭径

圧力分布測定試験ケース

試験ケース 相対密度(%)
O-1O-2P-1P-2Q-1Q-2

杭径（㎜）

杭間隔(mm)38120

2σ'h(kPa)
406O-0O-1O-2K=0.5
K=1.0
K=1.5P-0P-1P-2K=0.5
K=1.0
K=1.550100

2σ'h(kPa)
4600100

Q-0Q-1Q-2K=0.5
K=1.0
K=1.550

100

150

150

150

200

200200

改良率（％）

4060

06深さ(mm)施した．
表-3σ'h(kPa)
450深さ(mm)と改良率を固定し地盤条件を変化させて試験を実20深さ(mm)

成方法についてもコーン貫入試験時と同様の手順

880

3．1 未改良地盤における測定試験

Dr=40%
図-3Dr=60%

Dr=80%

未改良地盤での測定試験結果

4．単杭と格子杭の評価

模型地盤作成後，未改良地盤にて圧力分布測定試

実務における液状化対策としての GP 工法では格験を実施した結果を図-3 に示す．水平土圧を正確に子状に GP を打設する場合がほとんどである．よっ算出することは難しいため K0=0.5 とした時の理論値である有効水平応力と測定した有効水平応力を比較した．図-3 を見ると未改良時の測定値は K0=0.5とした理論値と一致する結果となった．また，相対密度による大きな変化は見られないが，密になると少し大きくなることがわかる．本結果は一般的に見て GP の格子状打設時においての設計指針は極めて重要である．本研究で単杭打設時と格子状打設時の効果を比較したところ，双方の関係性は式(1)で示されることがわかった．
α=

𝛽𝑙
𝛽𝑠

(1)て妥当な結果であることから，均質な地盤が作成でここに，α:変化係数βl:格子の傾きβs:単杭の傾ききていると共に未改良地盤での応力状態を正確に上記の関係より格子状時の改良率は単杭時の改示していると考える．

良率より可能となる．

𝐹𝑙 = 𝛼𝐹𝑠(2)
ここに，α:変化係数
Fl:格子の改良率
Fs:単杭の改良率

5．まとめ
本研究成果をまとめると，①GP の改良効果としては単杭と格子状で異なる点があることを確認した．②比較的浅層部においても有効水平応力が発生する可能性を試験結果から示した．③格子状打設時と単杭打設時の改良効果について評価した．
5．今後の展望数々の貴重な研究成果を参考に液状化強度 - 相
対密度 - コーン貫入抵抗は関連付けることが出来る．したがって本研究で得られたコーン貫入抵抗(R/Z)と改良率の関係により，GP に適した設計指針の構築が可能となる．しかしながら，本研究成果の汎用化には現地コーンとの整合性が不可欠である．そのため現地実証試験を予定している．
【参考文献】
1) 一般社団法人 レジリエンスジャパン推進協議会：住宅を対象とした液状化調査・対策の手引書，pp．82-85，2016．8
2) 伊藤克彦・中島豊・大北康冶・大石博：突棒を用いた砕石ドレーン工法における周辺地盤の締固め
効果，土木学会論文集 No．444/Ⅵ-16，pp．21-30，1992．3