全地連「技術フォーラム 2022」那覇【53】

中間砂層の有無が解析結果に及ぼす影響
株式会社ダイヤコンサルタント〇吉原諒，山田満秀，谷口雄太

1. はじめに軟弱な粘性土地盤上に盛土など土工構造物を施工する

いては、GL-0.4m～-3.5m までは先端抵抗の値が小さい

場合、圧密沈下の影響を評価し、事業工程を勘案した上ものの周面摩擦(fs)が高い値を示しており、同深度範囲で適切な対策工を選定する必要がある。圧密沈下の影響が有機物を含有する Apc 層に対応していると判定した。の中で、中間排水層の存在は、沈下時間に大きな影響をGL-3.5m～GL-3.6m 間は先端抵抗(qt)が急激に上昇し、間与えるので非常に重要である

1)。本稿では、宮城県石巻

隙水圧(Ud)が急激に低下する傾向を示し、砂質土層（As1）

地方において軟弱地盤上に計画された新規の道路盛土をに変わったことによる変化であると判断した。As1 層の対象として実施した調査・解析事例をモデルケースとし下位は間隙水圧が上昇する傾向があるため沖積粘性土層て、電気式コーン貫入試験を用いて、中間排水層を詳細(Ac1)と判定した。土質区分については、客観的な指標に検討した事例を紹介する。また、同結果を用いて、排水基づく評価が必要であると考え、Robertson による土質層の有無が沈下時間に与えた影響について考察を行った分類図で土層の分類を行った。分類結果を図-3 に示す。

結果を報告する。

土質分類には試験結果から算出した先端抵抗（Qt）、周面2. 解析位置の地質概要

摩擦比（Fr）、間隙水圧比（Bq）、を用いる 2)。同結果か対象箇所で実施された調査によると、当該地区の軟弱らも As1 層に分類した GL-3.5m～GL-4.3 の区間において地盤は図-1 に示すとおり、陸成の Apc（有機質粘性土層）

シルト混じり砂～砂質シルトに分類されていることがわが深度 3.5m 程度まで堆積し、その下位に海成の Ac1（沖かる。

積粘性土層）が 7m 程度堆積していることが確認された。
Apc 層は平均 wn=160%、Ac1 層は平均 wn=105%程度と、両層ともに含水が高く、かつほぼ正規圧密状態にある粘性土層であり、沈下・安定の問題が懸念された。ボーリン
グ調査では GL-10.20m の Tw（軟岩層）まで排水層となる中間砂層は確認できなかった。同条件で実施した事前解析結果は沈下収束までに 34 年以上かかる計算結果となった。そこで、薄層の排水層の有無や詳細な層厚、地盤強度の評価のため電気式コーン貫入試験を実施した。その結果、後述のとおり中間砂層が確認された。

図-2 電気式コーン貫入試験結果図

Apc（有機質粘性土層）
平均 Wn=160%0m

Apc・Ac1

Ac1（沖積粘性土層）
10m

先端抵抗 Qt

5m

先端抵抗 Qt

As1

平均 Wn=105%

図-1 地質状況

3. 電気式コーン貫入試験による地層構成と排水層評
価周面摩擦比 Fr

間隙水圧比 Bq

(1) 地層構成の評価結果
電気式コーン貫入試験は、先端抵抗(qt)、周辺摩擦(fs)及び間隙水圧(Ud)を１～2cm ピッチと詳細に取得するこ’,

100 % ,とが可能な試験である。このデータの連続性は地盤の不σv0 ：当該深さにおける鉛直全応力(kN/m2)

均質な堆積構造を探知できるという利点がある。図-2 に

σv0’:当該深さにおける鉛直有効応力(kN/m2)

対象箇所での試験結果を示す。同図より、対象箇所にお図-3 Robertson による土質分類図2）

全地連「技術フォーラム 2022」那覇(2) 間隙水圧消散試験による排水層の機能確認

表-2 沈下時間解析結果一覧

砂質土層と想定される位置で、排水層としての性能を排水層条件有しているか確認するため、間隙水圧消散試験を実施し残留沈下量Sr≦10cm 残留沈下量Sr≦30cm
強度増加後U=90%
盛土
施工期間 放置期間 施工期間 放置期間 施工期間 放置期間 施工期間
（日）
（日）
（日）
（日）
（日）
（日）
（日）
52863883
4169
2369
2655
2869
3155
10112
3939
40512425
2537
2925
3037
5286
12440
12726
8354
8640
7672
7958
10112
12496
12608
8410
8522
7728
7840

盛土速度
(cm/d)

排水層有た。排水層としての性能を有している土層では、貫入時排水層無に発生した過剰間隙水圧は、比較的速やかに消散することを踏まえ、対象層での貫入停止後の間隙水圧測定を行

14必要盛土厚11.2m

12い静水圧となるまでの時間を測定した。間隙水圧消散試
盛土(m)験の結果を図-4に示す。同図より、貫入停止後3分程度で1086

過剰間隙水圧は消散し、6分後には概ね静水圧付近で一定2になっている。同結果から、GL-3.5m～GL-3.6m は排水層

5038

間隙水圧 Ud(kN/m2)

00

排水層有

100

沈下量(cm)40

６分程度で収束34

施工期間8557日（約23年）短縮

32

250
排水層無300

排水層有350

盛土期間112日＋放置3939日

盛土期間112日＋放置12496日
施工期間12608日

施工期間4051日

45030

排水層無200400

一次圧密の最終沈下量Sf=435.5ｃｍ

500

静水圧U=28.0(kN/m2)

28

必要盛土高
排水層有
計画盛土高
排水層無盛土速度 v=10cm/d
盛土立ち上がりまで112日150としての性能を有する砂質土層であると判断した。
36

計画盛土高6.83m

40

2000

4000

6000

26

8000

10000

12000

14000

16000

18000

(day)

24

図-5 沈下解析結果

2220
0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.016.0

18.0

20.0

時間(min)

5. まとめ

図-4 間隙水圧消散試験結果

4. 中間砂層の有無による解析結果の影響

軟弱地盤を対象として、電気式コーン貫入試験を用い間隙水圧消散試験において中間砂層が排水層として機て薄層の排水層の評価を実施し、同結果を用いて修正解能することを確認したことから、同結果を踏まえた修正析を行った事例の紹介を行った。検討結果は以下の通り

解析を実施した。修正解析条件を表-１に示す。比較のたであった。

め砂質土層の有無以外の条件は、概ね同条件で解析して・電気式コーン貫入試験を用いることで、ボーリング調いる。事前解析（排水層無）と修正解析（排水層有）の査で確認することが出来なかった薄い砂層を確認す

沈下時間解析結果の比較を表-2に示す。同表より、修正ることができた。

解析の目標値に達する日数は、事前解析の1/4程度の日数となっていることがわかる。各解析の沈下曲線の比較結果を図-6に示す。砂質土層は10cm 程度しかないため、必要盛土厚は両解析でほぼ同値となっているが、修正解析の方が事前解析に比べ、明らかに沈下速度が速いことがわかる。対象箇所で採用された許容値である、残留沈下・間隙水圧消散試験により排水層としての機能を評価することができた。
・排水層を考慮した修正解析において、沈下収束にかかる期間を解析上約23年短縮する結果となった。
・詳細な地盤モデルを作成することで対策工の規模が変更可能となり軟弱地盤対策工の削減となった。

量10cm の比較では、修正解析により8557日（約23年）の以上から、軟弱な粘性土地盤上へ土構造物を施工する短縮を確認した。また、実設計では電気式コーン貫入試ための調査では中間砂層の有無を詳細に把握し、適切な験の結果及びサンプリング試料で実施した室内試験を整地盤モデルで解析を行うことが重要である。今回の事例

理し、地盤モデルを修正した。修正した地盤モデルを用は電気式コーン貫入試験の排水層評価としての有効性いて軟弱地盤対策工について再検討した結果、採用対策と、地盤モデルの修正が事業費用の改善に寄与した良好工の規模を変更することが可能となり、約1600万円程度なケースであった。今回の結果はあくまで解析値であるの対策工費を低減する結果となった。

ことを踏まえ、さらに解析精度向上と事業費の提言を行表-1 解析条件一覧

地盤条件
深 度(m)

層 厚(m)

8.45m

計画盛土高：

6.83m

含水比ｗn(%)

単位体積
重量γ3(kN/m )粘着力
ｃ2(kN/m )内部
摩擦角φ(°)

19.00.030.0

160

13.08.00.0

土層名

Ｎ値

B
3.502.00

うため、試験施工などの提案を随時実施していく予定で

地盤高： 1.62m 計画高：Apc0

水位：GL-0.80m(MN/m )強度増加率m

二次圧密係数
εα0.60.400.016

変形係数E5023.700.20As1--

17.00.030.0---

10.10

6.40

Ac10105

14.0

8.0

0.0

1.2

0.30

0.012

121000010
圧密係数Cv(cm2/d)

間隙比 ｅ641) 社団法人日本道路協会：道路土工指針-軟弱地盤対策

Ac1

工指針,pp.34,2012.82) 地 盤 工 学 会 編 : 地 盤 調 査 の 方 法 と 解 説 ,pp.392 ，2013.3.

10

1

1

10100
1000
圧密圧力ｐ (kN/m2)

10000《引用・参考文献》

10020

画を策定していく所存である。

Apc
10008ある。また、今後も調査目的や地盤条件に適した調査計1101001000
平均圧密圧力ｐ (kN/m2)

10000

20000