Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
さくするため調和平均によってそれぞれの地点を代表する値を求めた。

表 4.1 落球探査より得られた変形係数を地盤反力係数

調查地点	測定箇所	变形係数 E	地盤反力係数 K30
算術平均MPa	標準偏差—	変動係数—	調和平均MPa	算術平均MN/m³	標準偏差—	変動係数—	調和平均MN/m³
No.1	10	19.77	4.31	0.22	19.10	88.98	19.40	0.22	85.97
No.2	10	29.54	5.01	0.17	28.91	133.0	22.53	0.17	130.1
No.3	10	18.14	5.07	0.28	17.06	81.65	22.82	0.28	76.77
No.4	20	18.92	3.61	0.19	18.21	85.13	16.23	0.19	81.97
No.5	5	12.23	1.65	0.13	12.05	55.05	7.43	0.13	54.24

### 4.4 考察

調査地点 No.1、3、4 はほぼ同様の E および $ K_{30} $ となっており、調査地点 No.2 の値はやや大きくなっている。これは、No.2 の表層に粒径の大きな礫分が多く含まれていたことが原因と考えられる（写真 4.3 参照）。調査地点 No.5 の E と $ K_{30} $ が、調査範囲では最も小さな値となっているが、この調査地点は、すべりが生じた履歴を有しており、他の調査地点に比較して E と $ K_{30} $ が小さいことは説明が付く。一般的な地盤反力係数を表 4.2 に示すが、この表から判断すると、今回の調査地点は全て「埋立て地盤」に相当することがわかる。

表 4.2 一般的な土質の地盤反力係数

試験結果
地盤種類	極限支持力
kN/m²	地盤反力係数
MN/m³
関東ローム (立川, 武蔵野)	662～666	—
洪積砂層 (成田層)	900	—
砂礫地盤	2750～3400	—
洪積粘性土 (大阪層群)	1300～	300～1000
洪積砂質土	1000～	40～80
洪積砂礫土	1600	130～200
埋立て地盤	330～340	88～103
盛土地盤 (碎石)	630	243
沖積砂地盤	830	40

### 4.5 結論

共同命令以前に整備された一般廃棄物最終処分場の土堰堤部で落球探査によって変形係数と地盤反力係数を測定した結果、変形係数は17.06～28.91 MPa、地盤反力係数は76.77～130.1 MN/m³であった。土堰堤ですべりが観察された調査地点では、変形係数が12.05 MPa、地盤反力係数が54.24 MN/m³と小さな値となることが確認された。

### 4.6 研究発表・論文発表

特になし。

### 4.7 知的財産権取得状況や特許等出願状況

特になし。
### 5.1 研究背景および目的

廃棄物処分場における遮水システムの安定性評価に関する研究ならびに、その規格や標準化の検討は多くなされている。しかし、廃棄物の力学特性を考慮した埋立地構造体としての処分場の安定性についての検討事例は少ない。埋立地の将来的な利用、例えば公共空間資源としての活用を考える上で、自然地盤、構造物、廃棄物で構成される埋立地構造物の安定性を検討することは非常に重要である。また、廃棄物を材料として利用する際にもその力学的安定性を把握することは重要な課題である。

一般に廃棄物処分場跡地は、安定化して有効利用できるまでに長期間を必要とし、廃棄物の圧密特性の把握は、処分場の将来的な沈下量予測や安定性を検討する上で必要不可欠である。しかしながら廃棄物地盤は、多様な組成や不均一性を有し、圧密特性の把握および圧密係数等の将来沈下予測を行く上で必要不可欠な力学定数を予測することは非常に困難である。

本研究では、廃棄物組成や廃棄物地盤の物理的特性（締固め度や粒径分布）が廃棄物の圧密特性に及ぼす影響を調べることを目的とする。年度毎の研究実施項目は以下の通りである。

H23 年度では、(i) 埼玉県内処分場から埋設産業廃棄物を採取し、廃棄物の基本的物理・化学特性の測定および締固め試験を実施した。また、(ii) 廃棄物試料に対応した大型圧密試験機を制作・導入し、試験装置の性能評価を実施した。最後に、(iii) 締固め試験後の廃棄物試料（2 mm 篩通過分・10 mm 篩通過分）を用いて圧密試験を実施し、廃棄物試料の圧密特性について調べた。

H24 年度では、(i) H23 年度で用いた試料に加え、国内処分場から埋設および搬入産業廃棄物を採取し、廃棄物の分類に加え、廃棄物の基本的物理・化学特性の測定および締固め試験を実施した。また、(ii) 搬入埋設ゴミを用いて混合廃棄物を作成し、廃棄物組成の違いが圧密特性に与える影響について調べた。最後に、(iii) 埋設廃棄物を用いて締固め度と粒径画分の違いが圧密特性に与える影響について調べた。

H25 年度では、(i) H24 年度に引き続き、搬入埋設ゴミを用いた混合廃棄物試料の圧密特性および締固め特性に与える影響について調べた。また、(ii) 廃棄物組成（粒度組成）に基づく圧密定数の予測モデル構築について検討した。

本報では、主に H24 年度および H25 年度に実施した内容についてまとめる。

### 5.2 研究方法

#### 5.2.1 試料

本研究では、6種類の搬入廃棄物と2種類の埋設廃棄物を試料として用いた。搬入廃棄物として、不燃一般廃棄物（主にガラス）、焼却灰、廃プラスチック、コンクリートがら、上水（無機）汚泥、有機汚泥を試料として用いた。埋設廃棄物は、埼玉県秩父市および千葉県富津市の産業廃棄物処分場より採取した。なお、埼玉県内より採取した産業廃棄物については、粒径画分の違いが圧密特性に与える影響を検討するため、試料を2 mm以下および95 mm以下に篩い分けした。搬入廃棄物の中で、不燃一般廃棄物（主にガラス）、焼却灰、廃プラスチック試料については平成
24年6月に埼玉県内処分場より採取した。コンクリートがらについては、平成24年11月に埼玉県内の産業集積場より採取した。加えて、有機汚泥は、千葉県内の醤油製造メーカより主として「もろみ」のろ過粕を、無機汚泥は、千葉県野田市の上水污泥を用いた。

廃棄物組成の違いが締固め特性および圧密特性に与える影響を調べるために、無機污泥試料に不燃一般（ガラス）、焼却灰、コンクリートがらを混合した混合廃棄物を作成した。無機污泥、不燃一般、焼却灰については2mmの篩通過分を、コンクリートがらは9.5mm篩通過2mm篩残留分を試料として用いた。無機污泥と他1種類の試料を混合した2種混合試料の混合割合は次の通りである。不燃一般（ガラス）：無機污泥=1:6（不燃一般14%試料）、焼却灰：無機污泥=1:1.2（焼却灰45%）、1:1.9（焼却灰35%）、1:3（焼却灰25%）、1:6（焼却灰14%）、1:10（焼却灰9%）、コンクリートがら：無機污泥=1:1.9（コンクリート35%）、1:3（コンクリート25%）、1:6（コンクリート14%）とした。さらに無機污泥と他2種類の試料を混合した3種混合試料の混合割合は次の通りである。無機污泥：コンクリートがら：焼却灰=1:1:1、6:2:1、6:1:2、8:1:1、6:2:2、5:1:4とした。2種、3種混合試料の混合割合を図5.1に示す。

図 5.1 廃棄物試料の混合割合

#### 5.2.2 実験方法

埋設および搬入産業廃棄物の基本物理特性として、含水比(w)、液塑性限界(w_{L}, w_{p})、比重(G_{s})、強熱減量(LOI)、pH、EC、粒度分布を測定した。pH・EC試験については、其々JGS 0211とJGS 0212に従い実施した。また、JIS A 1204に従い粒度試験を実施した。各試料の基本的物理化学特性の測定結果を表5.1に示す。

埋設産業廃棄物試料（埼玉県）を用いて締固め度と粒径画分の違いが圧密特性に与える影響について調べた。異なる粒径画分（2mm以下、9.5mm以下）に篩い分けした後、異なる締固め度で直径・高さ10cmの供試体に充填し、大型の圧密試験機を用いて圧密試験を実施した。

搬入産業廃棄物試料を用いて、廃棄物組成の違いが締固め度および圧密特性に与える影響について調べた。単体および混合廃棄物試料（図5.2）についてJIS A1210に準拠し締固め試験を実施し、締固め後の供試体を用いて圧密試験を実施した。粒径2 mm以下の試料（表5.1）については、直径6cm，高さ2cmの供試体を用いてJIS A1217に従い標準圧密試験を実施した。その他の粒径
が大きく不均一な試料については、直径・高さ 10cm の供試体を作成し、大型の圧密試験機を用いて実験を実施した。なお、混合廃棄物試料については、全て締固め度が 90% 以上になるように調整した供試体を用いて圧密試験を実施した。

表 5.1 各試料の基本的物理化学特性測定結果

試料名	埋設/搬入先	D(mm)	w(%)	wL(%)	w_{p}(%)	I_{p}	Gs	LOI(%)	pH	EC (mS/cm)	D_{50}(mm)
産業埋設廃棄物	埼玉	<2mm<9.5mm	48.00	65.00	41.54	23.46	2.72	2.28	8.80	2.80	0.38
産業埋設廃棄物	千葉	<2mm	37.80	37.80	79.19	62.05	2.65	12.55	9.30	1.1	0.44
搬入廃棄物	不燃一般廃棄物(ガラス, セラミック)	埼玉県内処分場	<2mm<9.5mm	1.63	-	-	-	2.50	1.15	7.20	0.24	5.50
不燃一般廃棄物(プラスチック)	埼玉県内処分場	<9.5mm	1.60	-	-	-	2.46	81.04	7.00	0.4	15.98
焼却灰	埼玉県内処分場	<2mm<9.5mm	9.57	-	-	-	2.69	1.65	11.13	2.0	0.99
コンクリートがら	埼玉県内産業集積場	2-9.5mm	0.00	-	-	-	2.34	9.54	11.02	0.5	16.06
有機污泥	醤油製造工場(千葉)	<2mm	46.38	70.22	64.56	4.82	2.22	28.30	4.90	8.6	0.04
無機污泥	千葉	<2mm	65.76	291.42	130.75	160.67	2.20	38.23	6.60	0.3	0.01

### 5.3 研究結果および考察

#### 5.3.1 締固め度と粒径画分の違いが圧密特性に与える影響

埋設産業廃棄物試料（埼玉県）を用いて締固め度と粒径画分の違いが圧密特性に与える影響について調べた。得られた圧縮指数は2 mm 篩通過試料で0.08-0.17、9.5 mm 篩通過画分試料で0.07-0.14程度であった。この値は、別途測定した焼却灰や不燃一般（ガラス）の圧縮指数よりも（焼却灰：0.042、不燃一般：0.013）よりも高かった。一方で、既往の文献値で報告されている一般廃棄物試料の圧縮指数（例えば、Chen et al.¹）：0.23-1.42, Gabr et al.²）：0.40-0.80）よりも低い値が得られた。本研究で用いた産業廃棄物は、上記文献で用いられた廃棄物試料よりも有機物含有量が低く初期間隙比も低いことから圧縮性が低いことが考えられる。

また、図5.2aに示すように、締固め度が増加するにつれて圧縮指数は低下し、また2.0 mm篩通過画分の方が9.5mm篩通過画分よりも高い圧縮指数を示した。一般的な自然土壌も同様に細粒分多い程圧縮性が増すことが知られている。Sowers $ ^{3)} $ は異なる有機物含有量を有する廃棄物料の初期間隙比と圧縮指数の関係性について調べた。図5.2bに示すように、本研究で用いた廃棄物試料の初期間隙比と圧縮指数との関係性は、Sowers $ ^{3)} $ 提案した下限値 $ C_{c}=0.15e_{0} $ （低有機質廃棄物）と概ね近い結果が得られ、締固め度や粒径画分によらず廃棄物試料の圧縮指数については、簡便的に初期間隙比で推定可能であることが示唆される。図5.3に圧密係数および体積圧縮指数の測定結果を示す。同圧密压力条件で各パラメータ間には最大で数倍程度の差が見られたものの、圧密压力が大きくなるにつれて試料間での差は小さくなり、同一試料において締固め度や粒径画分の違いが両パラメータに与える顕著な影響は見られなかった。
図 5.2 (a) 圧縮指数と締固め度の関係, (b) 圧縮指数と初期間隙比の関係

図 5.3 異なる粒径画分および締固め度を有する廃棄物試料の(a) 圧密係数, (b) 体積圧縮係数

#### 5.3.2 廃棄物組成の違いが締固め特性および圧密特性に与える影響

図5.4aに無機污泥との混合割合を14％に揃えた時の混合試料の相違による締固め曲線の違いを示した。コンクリートがらの混合によって最大乾燥密度$\rho_{\mathrm{dmax}}$が最も増加するものの、その他の混合試料の最大乾燥密度$\rho_{\mathrm{dmax}}$はコンクリート混合試料と比較して0.03ほどしか変わらず、混合する試料の相違による締固め特性の差は顕著に見られなかった。図5.4bに、コンクリートがら混合による締固め曲線の変化を示す。コンクリートがらを混合することで締固め曲線のピークが左上に移動し、最大乾燥密度$\rho_{\mathrm{dmax}}$はコンクリートを35％混合した試料で、無機污泥単体に比べて約1.31倍となった。これは細粒分を多く含む無機污泥(粒径75μm以下)に粒径の大きいコンクリートがら(粒径2mm以上9.5mm以下)を混合することで、試料の粒径幅が広がり締固め特性が改善されたためと考えられる。これは、焼却灰(粒径75μm以上2mm以下)でも同様の結果が得られた。図5.4cは、無機污泥、コンクリートがら、焼却灰の3種類の廃棄物を混合した試料の締固め曲線である。3種類混合試料についても無機污泥の混合割合が減少することで最大乾燥密度$\rho_{\mathrm{dmax}}$は増加した。しかし、混合比が6:2:1や6:1:2の試料のように、無機污泥の混合割合が等しく、コンクリートがらと焼却灰の混合割合が変化した試料においては、最大乾燥密度$\rho_{\mathrm{dmax}}$は6:2:1試料の方が若干高い値を示したものの、顕著な違いは見られなかった。
図 5.4 (a) 混合試料(混合割合 14%)の締固め曲線、(b) コンクリートがら混合試料の締固め曲線、(c) 3 種混合試料の締固め曲線

図 5.5 に単体試料および混合試料（2 種混合試料）の間隙比(e)-圧密压力曲線(logP)を示す。表 5.2 は、圧密試験開始時の初期間隙比、締固め度、および圧密試験により得られた圧縮指数をまとめたものである。単体試料ごとの圧密試験の結果から、不燃一般(ガラス)や焼却灰は圧縮指数 $ C_{c} $ が 0.02、0.16 と小さく、圧縮性が低いことが確認された。有機污泥や無機污泥は他の試料と比べて圧縮指数 $ C_{c} $ が 0.39、0.21 と高い圧縮性を示した。混合試料においては、コンクリートがらの混合割合が増すにつれて圧縮指数 $ C_{c} $ が減少した。特にコンクリートがら 25% 混合試料においては、圧縮指数 $ C_{c} $ が無機污泥単体の 75% ほどに減少した。

混合試料の体積圧縮係数 $ m_{v} $ と圧密係数 $ C_{v} $ の結果を図 5.6、図 5.7 に示す。本研究で用いた廃棄物材料では、圧密圧力が増加するにつれて $ m_{v} $ は減少し、 $ C_{v} $ については圧密圧力の大きさに関係なくほぼ一定の値を示した。図 5.6(a) に示すように、焼却灰の混合試料では、無機污泥単体と比較して体積圧縮係数 $ m_{v} $ に顕著な変化は見られなかった。一方図 5.6(b) より、コンクリートがらを混合した場合、14%以上の混合割合を有する全試料で体積圧縮係数 $ m_{v} $ は顕著に減少した。圧密係数 $ C_{v} $ に関しては、図 5.7(a) に示すように焼却灰の混合割合が増加するにつれて増加し、特に混合割合が25%以上の場合において顕著な増加が確認された。また、コンクリートがらを混合することで、無機污泥単体と比較して $ C_{v} $ は $ 10^{1} \sim 10^{2} $ のオーダーで増加した（図 5.7(b)）。全体として2種・3種混合試料で得られた $ C_{v} $ は、無機污泥（75 μm 以下）の混合割合が低く、焼却灰(75 μm - 2 mm)およびコンクリートがら(2 mm - 9.5 mm)の混合割合が高い試料程 $ C_{v} $ が高くなる傾向にあり、廃棄物材料の粒径分布に大きく依存しているといえる。

図 5.5 (a) 单体試料、(b) 混合試料の間隙比-圧密圧力曲線
表 5.2 廃棄物試料の圧密特性

試料名	D(mm)	締固为度 Dc(%)	初期間隙比 e₀	压縮指数 Cc
単体試料	埋設土(埼玉)	<2mm	87%	1.34	0.18
94%	1.16	0.15
100%	1.03	0.08
<9.5mm	82%	1.26	0.13
89%	1.08	0.09
100%	0.85	0.06
不燃一般(ガラス)	<9.5mm	96%	0.30	0.02
焼却灰	<2mm	96%	0.56	0.04
有機污泥	<2mm	91%	1.55	0.39
無機污泥	<2mm	94%	1.73	0.21
混合試料	不燃一般(ガラス) 14%	<2mm	89%	2.01	0.29
コンクリートがら 14%	<9.5mm	100%	1.83	0.19
コンクリートがら 25%	<9.5mm	100%	1.27	0.16
焼却灰 9%	<2mm	1.56	0.20
焼却灰 14%	<2mm	92%	1.90	0.20
焼却灰 25%	<2mm	96%	1.73	0.27
焼却灰 35%	<2mm	100%	1.44	0.17
焼却灰 45%	<2mm	99%	1.08	0.14
6:2:1	<9.5mm	99%	1.28	0.14
6:2:2	<9.5mm	100%	1.07	0.05
1:1:1	<9.5mm	99%	1.28	0.14

図 5.6 (a) 焼却灰混合試料、(b) コンクリートがら・3 種混合試料の体積圧縮係数

図 5.7 (a) 焼却灰混合試料、b) コンクリートがら・3 種混合試料の圧密係数
単体試料および混合試料を用いて得られた圧密係数 $ C_{v} $ から予測式の構築を試みた。無機汚泥、焼却灰、コンクリートがらの質量割合を其々 $ f_{Fine} $ 、 $ f_{Middle} $ 、 $ f_{Coarse} $ とし、予測式 $ C_{v} = Af_{Fine} + Bf_{Middle} + Cf_{Coarse} $ (A, B, C: フィッティングパラメータ) を実測値に適用した。図 5.8 は最終载荷時（約 1MPa 载荷時）の圧密係数 $ C_{v} $ の予測値と実測値との比較をしたものであり、実線が予測値：実測値 = 1:1 の直線、破線が予測値：実測値 = 1:2 または 2:1 の直線を示す。フィッティングさせた A、B、C は定数 C の値が最も大きく定数 A が最も小さい結果が得られた。この結果は、最も粗大なコンクリートがらの混入が圧密係数の増大に最も寄与していることを示している。図に示すように予測式は概ね実測値に近い値を算出することが出来た。このように、廃棄物組成または粒径画分により簡易的に圧密係数を推定することは可能であると考えられ、今後さらにデータを蓄積することで精度の高い圧密定数予測モデルの構築が可能であると考えられる。

図 5.8 圧密係数（最終載荷時）の予測値と実測値の比較

### 5.4 結論

本研究では、埋設および搬入廃棄物試料を用いて、廃棄物組成・締固め度・粒径画分の違いが圧密特性に与える影響について調べた。その結果、次のことが明らかになった。

異なる締固め度および粒径画分を有する埋設廃棄物試料を用いた圧密試験から、締固め度の増加に従い圧縮指数が低下する結果が得られた。一方、締固め度や粒径画分によらず初期間隙比と圧縮指数の関係には一貫した傾向が確認された。

搬入廃棄物を用いて混合廃棄物試料を作成し、廃棄物組成の違いが締固め特性および圧密特性に与える影響について調べた結果、無機污泥に対して焼却灰またはコンクリートがらを混入することで、試料の粒径幅が広がり締固め特性が改善され最大乾燥密度は増加した。無機污泥にコンクリートを35%混合した試料で、最大乾燥密度は無機污泥単体に比べて約1.31倍となった。単体試料および混合試料を用いた圧密試験から、無機污泥単体試料と比較し焼却灰またはコンクリートがらを混入することで、体積圧縮係数は減少し、圧密係数は増加した。特に、粗大なコンクリートがらの混入が圧密特性に与える影響は大きく、コンクリートがらを混合することで、無機污泥単体と比較して体積圧縮係数は数倍程度低下し、圧密係数は $ 10^{1}\sim10^{2} $ のオーダーで増加した。圧密試験で得られた結果をもとに、廃棄物試料の混合割合を関数とする圧密係数の予測式を提案
し、実測値との良い適合性が得られた。廃棄物組成または粒径画分により簡易的に圧密係数を推定することは可能であると考えられ、今後さらにデータを蓄積することで精度の高い圧密定数予測モデルの構築が求められる。

### 5.5 参考文献

1) Chen, Y.M., Tony, L.T., Zhan, H.Y., and Wei, H. Ke, (2009). Aging and Compressibility of municipal solid wastes. Waste Management 29: 86-95.

2) Gabr, M.A., and Valero, S.N. (1995). Geotechnical properties of municipal solid waste. Geotechnical Testing Journal, ASTM, 18(2), 241-251.

3) Sowers, G. (1973). "Settlement of Waste Disposal Fills," Proceedings of the International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, International Society for Soil Mechanics and Foundation Engineering, Montreal, Quebec, Canada, 207-210.

### 5.6 研究発表・論文発表

Nandika, H.L.D., S. Hamamoto, T. Koide, K. Kawamoto, and K. Endo. (2012): Compressibility of Japanese landfilled/buried waste samples: Measurement of compaction curves and consolidation test for compacted waste samples at different compaction levels. In Proc. 2nd International Conference on Sustainable Built Environment. pp 21.

Rashid, I. M., Ohata, H., Hamamoto, S., Kawamoto, K., and Endo, K. Consolidation characteristics of landfilling waste samples in Japan: Effects of waste compositions and various mixing proportions. 日本地球惑星連合大会、千葉、2014年4月。

大畠寛之、濱本昌一郎、田中一平、川本健、遠藤和人、廃棄物地盤材料の締固めと圧密に関する基礎的研究、地盤工学会関東支部 発表会 Geo Kanto2013、環境 3-1、東京、2013 年 10 月。

Nandika, H.L.D., 川本健, 小出隆広, 濱本昌一郎, 小松登志子, 遠藤和人. Characterization of solid waste material from industrial landfill in Japan. 日本地球惑星連合大会、AGE04-07、千葉、2012年5月。

Nandika, H.L.D., Kawamoto, K., Koide, T., Hamamoto, S., Komatsu, T., and Endo, K. 2012. Characterization of solid waste material from industrial landfill in Japan. ADB-JSP Annual Research Forum、東京、2012年6月。

### 5.7 知的財産権取得状況や特許等出願状況

特になし。
京都大学 乾 徹

独立行政法人国立環境研究所 遠藤和人

### 6.1 研究目的

#### 6.1.1 研究の背景

最終処分場の健全性を構造安定性の観点から評価する際には、廃棄物埋立地盤の強度変形特性を適切に評価することが肝要になる。特に、廃棄物埋立層の沈下特性や強度特性、保有水の水位等を考慮した上で土堰堤等の構造体を含めた斜面安定性解析を実施し、不適正処分場の維持管理や健全性回復に活用することが重要となる。

具体的には、夾雑物の混合、不均質性やスケール効果、時間依存性といった廃棄物埋立層の強度特性の評価において課題となる各種要因の影響を解明し、廃棄物層と土堰堤等の構造体の相互作用を考慮した構造安定性の評価が重要な課題となっている。

#### 6.1.2 研究の目的と概要

研究期間を通して、具体的に2つの項目について実施した。第1に、実際の埋立廃棄物、および模擬埋立廃棄物を用いた廃棄物埋立層の強度特性の把握であり、特に供試体サイズ、夾雑物の含有、繊維状物質の存在等が廃棄物地盤の強度変形特性に及ぼす評価を重点的に行った。第2に、有限要素法・有効応力解析による斜面安定解析手法の検討である（図6.1）。しかしながら、研究期間中は具体的な現場事例を取り扱うに至らず、具体的問題を対象とした解析を実施していないことから、本報告では特に前者の検討結果を報告するとともに、斜面安定解析における廃棄物地盤の強度変形特性の評価において重要となる項目の抽出を行った。

図6.1 廃棄物処分場を対象とした安定解析の例（変位量コンター）

### 6.2 研究方法

#### 6.2.1 供試体サイズが強度変形特性に及ぼす影響

ある海面処分場の搬入基地に搬入された後、運搬・積み替え過程を経て、海面処分場に投入される直前の廃棄物試料を使用した。担当者へのヒアリングから推定される廃棄物の組成は、焼却灰（ばいじん処理物を含む）が約50%、スラグが約15%、汚泥が約20%、残土が約5%、その他約10%である。図6.2に示すように当該試料は可燃・不燃ゴミが混入していないのが特徴である。
一連の運搬・積替え過程を経て、廃棄物は攪拌作用を受けており均質性は高くなっている。原位置での正確な含水比は不明であるが、かなりの水分を含む湿潤状態であった。採取した試料は、室温が20 ℃に保たれた室内で風乾させた。その後、十分に攪拌した。

図6.2 使用した廃棄物試料の外観（左：9.5 mm ふるい通過分、右：19.5 mm ふるい通過分）

地盤材料の強度変形特性を評価する試験においては、例えば、地盤工学会基準「土の三軸試験の供試体作成・設置方法（JGS 0520）」においては、「試料の最大の20倍以上を標準とする」「粒径幅の広い場合は最大の粒径の5倍程度まで許容される」とある $ ^{1} $ 。したがって、粒径幅の広い材料であっても、標準的な50 mm 径の供試体で試験をする場合、最大粒径は最大10 mm に制限される。このことから、廃棄物埋立地盤のような粗粒分を含む材料においては、供試体の直径を拡大し、粗粒分を含む材料を対象に試験を実施し、スケール効果が強度特性に及ぼす影響を把握することが重要となる。

本研究では、①最大粒径：9.5 mm、供試体寸法：50 mm 径×100 mm 高さ、②最大粒径：19.5 mm、供試体寸法：150 mm 径×300 mm 高さの2つの条件で圧密非排水三軸圧縮試験 $ ^{2)} $ を実施し、強度変形特性の評価を行った。供試体は当該廃棄物処分場で観測された平均的な乾燥密度1.02 g/cm $ ^{3} $ となるように締固めを行い作製した。拘束圧は50,100,150 kPa（背圧240 kPa）の3段階に変化させ、供試体のB値が0.95以上になっていることを確認し、ひずみ速度0.1%/min、最大軸ひずみ15%で載荷を行った。表6.1に試験を実施した供試体の基本特性を示す。

表 6.1 圧密非排水三軸圧縮試験における試験条件

供試体寸法	拘束压(kPa)	压密過程終了時の乾燥密度(g/cm³)	压密過程終了時の間隙比	B值	最大粒径Dmax(mm)
50mm径×100mm高	50	1.02	1.62	0.95	9.5
100	1.02	1.62	0.95
150	1.02	1.62	0.95
150mm径×300mm高	50	1.02	1.61	0.95	19
100	1.03	1.56	0.95
150	1.06	1.53	0.95

#### 6.2.2 堆積廃棄物中の夾雑物が強度変形特性に及ぼす影響

本実験で使用した堆積廃棄物試料は、高野町不燃物処理場現場の表層50～100cmから採取したものである。図6.3に試料の外観、表6.2に試料の基本性状を示す。試料は主に木屑等夾雑物を含む土砂であり、若干量ではあるがプラスティック類が混入している。現場には焼却灰や金属くず等も含有するとの報告があるが、目視で確認できる範囲では本試料には含まれていなかった。

実験では木屑やプラスティック等の夾雑物を除去していない供試体と除去した供試体の2種類
を締固め法で作製し、圧密排水三軸圧縮試験 $ ^{3)} $ を行った。夾雑物を除去していない供試体に関しては、堆積廃棄物試料を9.5 mm以下に湿潤状態のまま篩分けを行い、現場の湿潤密度(1.95 g/cm $ ^{3} $ )になるよう試料を直径5.0 cm、高さ10.0 cmの金属製モールドの中に投入し、5層に分けて突固めて作製した。

夾雑物を除去した供試体に関しては、まず試料を $ 110 \pm 5\ ^{\circ}C $ で一定質量になるまで炉乾燥し、9.5 mm 以下に篩分けを行った。篩分け後に残留した夾雑物は可能な限り手作業にて選別を行い、微細な木屑は乾燥試料を水に浸して上面に浮いたものを取り除き、その後再び $ 110 \pm 5\ ^{\circ}C $ で一定質量になるまで炉乾燥した。以上の行程により夾雑物除去前後で試料の強熱減量は 8.40% から 5.78% に低減し、木屑等の有機物が除去されたことが確認できた。夾雑物除去後の乾燥試料は、除去前と同様の含水比（25.8%）に調整した。その後、同様に現場の湿润密度（1.95 g/cm³）になるよう試料を直径 5.0 cm、高さ 10.0 cm の金属製モールドの中に投入し、5 層に分けて突固めて作製した。

図 6.3 堆積廃棄物試料の外観

表 6.2 堆積廃棄物試料の基本性状

項目	単位	堆積廃棄物試料
土粒子密度	g/cm³	2.58
初期含水比	%	25.6
濕潤密度(現場)	g/cm³	1.95
強熱減量	%	8.40
組成* (全粒
径、質量百
分率)	土砂	%	97.7
木屑	%	1.34
プラスティック類	%	0.12
粒度(全粒
径)	礫分(2～75mm)	%	68.2
砂分(0.075～2mm)	%	32.7
細粒分(<0.075mm)	%	0.11
平均粒径	mm	3.81
均等係数	-	17.2
曲率係数	-	1.78

#### 6.2.3 廃棄物中のプラスティック製繊維状物質が強度変形特性に及ぼす影響

我が国では、全国に約1,800万トン（平成22年度実績）の産業廃棄物の不法投棄等が残存しており、中には急勾配に盛られ崩壊の危険性にある現場が多数存在し、早急な対応が望まれている。一方で、不法投棄廃棄物現場では、行為者が出来るだけ多くの廃棄物を投棄するため強く締固めを行っていることや、廃棄物に含有するプラスティック等の繊維状物質の引張抵抗や粒子同士の噛み合わせ効果により比較的安定性が高いとされている $ ^{5)} $ 。残存不法投棄廃棄物の適切かつ経済的な対策を行うためには、堆積廃棄物の地盤工学的特性を定量的に把握することが重要である。そこで本検討では、堆積廃棄物を模擬した試料を作製して実験を行うことで、廃棄物として混入する繊維状物質（本検討ではプラスティック片を使用）の強度変形特性へ及ぼす影響を評価した。

模擬廃棄物試料の作製には、市販のまさ土に任意の形状に裁断可能なOHPフィルム（厚さ0.1 mm，比重1.13、以下「プラスティック片」とする）を使用した。粒径9.5 mm以下にふるい分けしたまさ土と、所定の寸法に裁断されたプラスティック片（厚さ0.1 mm，比重1.13）を所定の量ソイルミキサーを用いて混合・攪拌したもの模擬試料とした（図6.4）。繊維状物質の含有量は現場によって大きく異なるため、プラスティック片の体積率が0%、5%、10%となる様に混合した。ここで体積率とは、まさ土粒子とプラスティック片の全固相の総体積に占めるプラスティック片
の体積の割合である。実現場では様々な大きさのプラスティックが混入していると考えられることから、同程度の面積で3つの異なる形状のプラスティック片を作製し、混入するプラスティック片の細長比（長さ/幅）による影響を検討した。プラスティック片の形状は、長さ4.5 mm、幅4.5 mm（細長比1.0）、長さ7.0 mm、幅3.0 mm（細長比2.3）、長さ10.0 mm、幅2.0 mm（細長比5.0）の三種類とした。以下プラスティックの形状を細長比で記す。

実験では締固め試験（JIS A 1210）およびCD試験を行い、締固め特性や強度変形特性に及ぼすプラスティック片の混入の影響を評価した。CD試験に用いた供試体は、締固め試験で求めた最適含水比に含水比調整した試料を、直径50 mm、高さ100 mmのモールドに5層に分けて突固め、所定の締固め度となるよう調整した。先述のとおり我が国における不法投棄現場では試料が強く締固められているため、本研究では締固め度95%を基本としたが、締固めが弱く廃棄物地盤の崩壊事例も多数報告されているため、締固め度による影響を比較することにした。具体的な試験ケースは表6.3に示した通りである。供試体の飽和は通水および背圧載荷により行い、B値が0.95を超えることが確認された供試体のみを対象に、拘束圧50,100,150 kPa（背圧240 kPa）の3通りでせん断時の軸ひずみ速度0.1%/minで試験を実施した。

図 6.4 作成したプラスティック片混合土

表 6.3 CD 試験の試験条件

プラスティック体積率 (%)	プラスティック片の細長比	締固め度 (%)
0	-	95
5	1.0	95
10	1.0	95
0	-	80
5	1.0	80
10	1.0	80
5	2.3	95
5	5.0	95

### 6.3 研究結果

#### 6.3.1 供試体サイズが強度変形特性に及ぼす影響

表 6.1 に示す結果より、最大粒径を大きくした際の高い拘束圧で圧密後の間隙比が低下し、乾燥密度が増加している。これは、最大粒径を大きくしたことにより破砕性の粗粒分が混入したため、圧密過程による体積圧縮が発生したと考えられる。

図6.5に圧密非排水三軸圧縮試験における軸ひずみ一軸差応力関係、図6.6に同じく得られた有効応力経路を示す。図6.5より、供試体寸法によってせん断強度は大きく異なり、供試体寸法が大きくなるとせん断強度が低下し、ひずみ軟化傾向がみられることがわかった。一方、図6.6より、間隙水圧も供試体寸法が大きいケースでより高くなる傾向があり、有効応力経路も大きく異なる傾向が見られる。一方で、有効応力経路から得られた限界状態指数Mは、50 mm 径の場合は1.75、150 mm 径の場合が1.96となり、その結果得られる強度定数は、50 mm 径の場合が粘着力$c'=0\ \mathrm{kPa}$、せん断抵抗角$\phi'=46.7^{\circ}$、150 mm 径の場合が粘着力$c'=2.8\ \mathrm{kPa}$、せん断抵抗角$\phi'=44.8^{\circ}$であった。このことから、供試体寸法が強度定数に及ぼす影響は非常に小さく、間隙水圧の発生状況が強度特性に大きな影響を及ぼしたと考えられる。