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全地連「技術ｅ-フォーラム2005」仙台

原位置せん断摩擦試験の試験結果の評価について㈱ダイヤコンサルタント中部支社㈱ダイヤコンサルタント関東支社

1. はじめに

○小野薫

藤本弘之

橋本雅宏

ングを実施した後，試験区間ではセルフボーリング方式
1)

原 位 置 せ ん 断摩 擦 試 験 (SBIFT:Self Boring In-situに切り替え，掘削しながら測定管を挿入し，多段階で加Friction Test)とは，試料の乱れや応力解放の影響を少な圧・荷重載荷して測定管の回収を行う試験である。原位

くした新しい原位置地盤調査法であり，これまで測定が置変形試験と原位置せん断試験を交互に実施する。

困難とされてきた地盤状況においても自己掘削型の試験試験装置と地盤の接触面での摩擦抵抗として，孔壁に機により原位置でのせん断強度，変形係数および地盤反加える多段階の垂直応力 qV，平行応力 qH の関係から粘力係数等を推定することができる。

着力 c，摩擦角φを得る。この摩擦抵抗は測定装置の粗試験機構としては，従来の孔内水平載荷試験と地盤の度により変化するが，表面に凹凸を設けて十分に粗とすせん断定数を測定するための直接型せん断試験（室内試ることで地盤のせん断定数 c，φに近くなる。壁面へ垂験）を組み合わせたものと言える。

直な応力 qV と孔壁変位量δV(または体積変化量ΔV)の関SBIFT の試験装置は，セルフボーリング，孔壁に加圧する測定管，せん断力を載荷するジャッキ，圧力・変位係から変形係数 E と静止土圧 P0を推定する。
(2)試験手順の制御・測定部およびこれらを接続する連結ホースから試験の手順は以下のとおりである。

構成される。

1)試験深度にかかる垂直応力を第一段階のせん断試験

今回の発表では，マサ土で実施した SBIFT 試験，孔内の目安とする。

水平載荷試験および各室内試験を比較し，SBIFT 試験の2)第二段階以降の垂直応力は等間隔となるように行試験結果の評価を行う。

う。

⑥⑨③②3)垂直応力は各段階に到達後，地盤のクリープ現象を⑤⑦除去するために1～2分間その垂直応力を保持する。

④①⑧⑩①水圧ポンプ②ジャッキ③ロードセル④測定機⑤ダイヤルゲージ⑥基準枠⑦インナーロッド⑧桁⑨外部ロッド⑩反力台⑪ ケーシングパイプ

4)せん断速度の載荷速度は，変位制御で1mm/min を標準とする。
5)加圧は5段階を原則とする(3段階以上は測定を行う)。
6)測定は10秒間隔で行う。

⑫ボーリングロッド

7)試験終了後，加圧力を解放し，プローブに圧入した水を元の状態に戻してプローブを回収する。

⑬測定管(3)試験結果の整理
1)垂直応力 qVi の算定は，内部圧力または送水圧力にキ⑭ビットャリブレーションの校正係数を乗じた圧力から測定管中心の深さでの静水圧を引いた値とする。

ロードセル

2)せん断応力 qHi は次式で算定する。
qHi = QHi / A
ここに，qHi：垂直応力 qVi におけるせん断応力(kN/m2)
QHi：垂直応力 qVi における最大せん断力(kN)

30cm

A：測定管の外周面面積(m2)3)間隙水圧はプローブ内の取り付けた間隙水圧計で測測定区間定する。
4)垂直応力 qV，せん断応力 qH および間隙水圧～せん断ビット
図-1

原位置せん断摩擦試験の概要図

変位量関係図を作成する。
5)垂直応力 qV～せん断応力 qH 関係図を作成する。この関係からせん断摩擦強度 c，φを求める。

2. 試験方法(1)概要
SBIFT 試験は，試験位置直前の深さまで通常のボーリ

6)垂直応力 qV～送水量関係図を作成する。この図の直線部分の勾配から変形係数 E を次式で算定する。
E = 2(1+ν)(V0+Vmi)･ΔqVi / ΔVi全地連「技術ｅ-フォーラム2005」仙台
ここに，ν：ポアソン比

表-2
測定番号
NO.1
NO.2
NO.3
NO.4
NO.5

V0：無加圧時の測定管の中間に対応する注入水量(m3)Vmi：ΔqVi/ΔVi 算定区間の中間に対応する注入水量(m3)ΔqVi/ΔVi：垂直応力～送水量関係図の i 段階直線部

変形係数(E)の結果一覧表
ELLT(MN/m2)
50.4
24.5
17.3
13.017.1

Ｎ値(回)2010163015ESBIFT(MN/m2)
47.3
30.6
81.8
98.889.6

LLT から求められた変形係数 ELLT に比べて，相対的に分勾配(kN/m2/m3)

SBIFT から求められた変形係数 ESBIFT は大きな値を示している。これは，SBIFT から求められた変形係数 ESBIFT

3. 試験結果

は，前述のとおり垂直応力(拘束圧)を作用させることで今回の SBIFT は，表-1のような結果を得た。
表-1
測定番号
NO.1
NO.2
NO.3
NO.4
NO.5

ESBIFT(MN/m2)
47.3
30.6
81.898.889.6500c(kN/m2)
10.5
7.911.3
24.1
1.9

ELLT より大きな値になったものと考えられる。

φ(°)
24.4
23.533.8
22.630.3

地盤調査の方法と解説2)Ｎ値と孔内水平載荷試験の変形係数の関係式は図-6に示したように E=0.7N(MN/m2)で与えられる。図-6より SBIFT により求められた変形係数は，関係式よりも大きい値を示していることが分かる。
10000

500

変形係数E(MN/m 2 )y = 0.4261x - 3.44464002

変形係数E SBIFT (MN/m )

400
300
200
100

SBIFT
LLT

1000

平均値：c=7(kN/m 2 )，δ=28.3(°)
せん断応力q H (kN/m 2 )変形係数が大きくなり，LLT により求められた変形係数

SBIFT の試験結果一覧表

Ｎ値(回)2010163015300200100101E=0.7N(MN/m 2 )1000100100200300
400
垂直応力q V(kN/m 2 )500

100200300
4002
垂直応力q V (kN/m )500

図-3 垂直応力-変形係数120
粘着力ｃ(kN/m )、摩擦角δ(°)

10028026040
20010

図-42030
N値(回)

4050

Ｎ値-変形係数

図-6Ｎ値-変形係数

SBIFT から求められた平均せん断強度は，c=7(kN/m2)，

粘着力ｃ
摩擦角δ70φ=28(°)である。一方，Ｎ値の平均値(試験箇所の平均値

6050N=18)からφ= 15N+15の関係式(道路橋示方書)より，せん40

断強度を推定すると，φ=31(°)，（c=0(kN/m2)）となる。

30

これらの結果から，φはほぼ同様な値を示しており，

20SBIFT の結果からは c をせん断強度として見込んでもよ10い結果を得た。

001000(2)せん断強度

80
N値

100Ｎ値(回)0

図-2 垂直応力-せん断応力

変形係数E SBIFT (MN/m )1000102030N値(回)40

図-5 Ｎ値-せん断強度

50

5.今後の課題

変形係数は，垂直応力(拘束圧)を掛けた状態で求めた変形係数については，垂直応力(拘束圧)を掛けた状態ものであり，図-3に示したように垂直応力(拘束圧)の増での試験となるため，垂直応力(拘束圧)の増加に伴って加に伴って大きくなることが分かる。また，図-4に示し変形係数が大きくなる傾向にあることが分かった。

たようにＮ値が大きくなるに従い変形係数が大きくなる

SBIFT により求められた値を設計に反映させる場合，地関係が見られた。

盤反力度算定時のα値の設定に課題を残している。

せん断強度は，図-5に示したようにＮ値が大きくなる

せん断強度については，今回の測定において室内試験に従い c は大きくなる傾向を示すが，φはあまり変化しが実施されていないことから，今後はデータ数を増やしない。

比較検討を行う必要があると考えられる。

4.試験結果の評価・考察(1)変形係数
SBIFT を実施した箇所の直近で，孔内水平載荷試験(LLT)を実施した。SBIFT の結果と対比させ，表-2に示す。

《引用・参考文献》
1)日本道路公団規格：原位置せん断摩擦試験方法(JHS509-1999)
2) 地盤工学会編：地質調査の方法と解説，pp.323～324，
2004.6.