火山灰質粘性土を対象とした新たな配合試験方法の提案

全地連「技術 e－フォーラム 2004」福岡
【67】
火山灰質粘性土を対象とした新たな配合試験方法の提案
基礎地盤コンサルタンツ㈱
1.
○白井
康夫
同
上
田上
裕
同
上
長谷川慎一
と極めて不安定な状況にある材料など，特異なものも
はじめに
あるが，全般には自然含水比は大きく，液性指数も 1.0
九州中央地区には，図-11)のように広く火山灰土が分
前後と不安定な材料であることがいえる。
布している。このような地域で土工事を行う際，問題
となるのが火山灰質粘性土であり，盛土材として流用
図-2 に締固め試験結果を示した。試験は JIS A 1210
する際には，トラフィカビリティーの確保が容易でな
の A-c 法による。B 材，A4n(c)材については最大乾燥
く，転圧効果も期待できないなどの問題がある。しか
密度が得られているが，A,C,D 材については，明瞭な
し，大規模土工になると，土量バランス，環境コスト
ピークがみられず，かつ，含水比が低下するにしたが
等の面から盛土材として転用せざるを得ず，石灰等に
い最大乾燥密度が増大する，火山灰質粘性土特有の傾
より安定処理を行って用いられているのが現状である。
向が認められる。表-1 に自然含水状態における室内コ
安定処理を行う際には，事前に配合設計が行われる
ーン指数試験結果（突固めは 2.5kg ﾗﾝﾏｰ,10cm ﾓｰﾙﾄﾞ,25
が，当地域の火山灰質粘性土を対象に従来の方法で配
回/層×3 層による）を示した。ここで，湿地ブルが走
合設計を行うと，試験条件が材料特性や施工条件と異
行可能なコーン指数の目安 4) は 300kN/m2 であり，こ
なるなど，不経済となることが考えられた。そこで，
れを満たすのは A 材のみで，他の材料については石灰
本論では材料の物理・工学的特性や使用する施工機械
等による安定処理が必要なことが分かる。
1.5
などに応じた試験法を採用することが合理的，経済的
A
B
C
D
A4n(c)
1.4
乾燥密度 ρd(g/cm3)
であると判断し，新たな配合試験法を試みた。ここで
は，九州中央地区に分布する火山灰質粘性土を対象と
し，湿地ブルドーザでの作業性を確保するための生石
灰を用いた配合試験方法について報告する。
火山灰土
1.3
1.2
1.1
va=0%
（ρs=2.8g/cm3）
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
10
30
50
70
90 110
含水比 w (%)
130
図-2 締固め試験結果
3.
火砕流堆積物
締め固め易さを把握するための試験
上記締固め試験，室内コーン指数試験のみでは，最
図-1 九州中央地区の火山灰土の分布
適含水比，最大乾燥密度，自然含水状態のコーン指数
2.
火山灰質粘性土の物理特性・締固め特性
が分かっても，その材料がどのような締固め特性を有
当地域に分布する火山灰質粘性土の代表的な物理特
するか，例えば，突き固めエネルギーが増大するにし
性を表-1 に示す。土粒子密度ρs は若干大きめである
たがい，密度もコーン指数も増大するような締め固め
が，これは湿潤法
2),3)で得たものである。
A
易い材料なのか，または，オーバーコンパクションを
材のように，
含水比 Wn が 110%と高いものの液性指数 IL は 0.58
生じるような締固め難い材料なのかは分からない。
と安定しているような材料，その逆に，A4n(c)材のよ
そこで，このような特性を把握するための試験とし
うに含水比は小さく，低塑性であるものの IL が 1.15
て，JIS A 1228 の締固めた土のコーン指数試験があり，
突き固め回数とコーン指数の関係より，
表-1 火山灰質粘性土の物理特性および締固め特性
物理特性（地山状態）
粒度組成(%)
材料名
粗粒分
新期火山灰層
Lo3c
ｼﾙﾄ
ρs
WL
3
粘土 (g/cm ) (%)
Wp
(%)
Ip
IL
図-3 のように締固め易さを判断している。
締固め特性
Wn
ρt
(%) (g/cm3)
e
Sr ρdmax Wopt qc(Wn)
(%) (g/cm3) (%) (kN/m2)
ただし，この試験法では，突き固め回数
が 10,25,55,90 回と設定されており，当
A
19
50
31
2.80
135
76
59
0.58
110
1.28
3.59
86
0.687
98.0
461
B
42
29
29
2.81
68
36
32
0.88
64
1.37
2.37
76
1.123
49.0
30
C
9
55
36
2.81
106
53
53
0.96
104
1.33
3.31
88
0.785
74.0
52
D
11
54
35
2.81
101
52
49
0.90
96
1.30
3.24
83
0.775
81.5
114
36
24
40
2.80
35
24
12
1.15
37
1.84
1.08
96
1.405
30.8
9
阿蘇4火砕流堆積物
A4n(c)
該地の火山灰質粘性土の湿地ブルを想定
した走行性，転圧効果を判定するには，
突き固め回数が多すぎる問題がある。
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件と一致させた。この方法により行った配合試験結果
qc
を図-5 に示す。なお，図中の添加量は地山湿潤密度 1m3
締め固め易い材料
ー
コ
良い
ン
指
数
に対する石灰添加量である。ここで，Nc=25 回に着目
悪い
3
5
10
オーバーコンパクション
締め固め難い材料
すると，室内と現場の割り増しを考慮した現場目標強
15
Nc=10 回に着目してみると，30 kg/m3 でも目標強度を
20
度 4)qc=400kN/m2 を満たすのは，45kg/m3 時となるが，
25
突固め回数　（回）
図-3 突き固め回数とコーン指数の関係
そのため，本論では締固め試験時の A 法，すなわち
確保できている。空気間隙率をみても，Nc=10 回を越
えると，概ね Va は一定値となっており，これ以上の突
き固めは無意味であることを示唆している。
突き固め回数 25 回に着目し，25 回以下の突き固め回
空気間隙率 va(%)
数とコーン指数の関係より締固め易さの判定を行うこ
ととした。その結果を図-4 に示す。当該地の火山灰質
粘性土は，目標 qc を満足している A 材も含めてオーバ
ーコンパクションを生じる，あるいは，B,A4n(c)材の
コーン指数 qc(kN/m2)
コーン指数 qc(kN/m2)
安定処理 30kg/m3
12
安定処理 40kg/m3
安定処理 45kg/m2
10
8
6
4
0
800 回
分かる。
A
B
C
D
A4n(c)
600
自然含水比
14
2
ような最初から低強度の締固め難い材料であることが
900
16
300
5回
10回
15回
20回
25回
30回
25回
30回
突き固め回数 Nc
700
600
500
400
300
200
100
0
回
5回
10回
15回
20回
突き固め回数 Nc
0
回
5回
10回
15回
20回
25回
図-5 配合試験結果（C 材）
30回
突き固め回数 Nc
図-4 自然含水状態における Nc－qc,Va 関係
4.
新たな配合試験方法の提案
上記自然含水状態における各種試験結果より，安定
処理が必要と判断された材料に対し，室内配合設計を
行うが，一般に盛土の大半を占める下部路体の配合試
このとき，どの突き固め回数で添加量を決定するか
がこの試験法の最大の課題であるが，現時点では上記
のような Nc と qc および Va の関係が把握されている
ものの，室内突き固め回数と現場での転圧回数の関係
を詳細に把握できていないため，若干余裕をみて Nc=
15～20 回程度の突き固め回数で添加量を決定している。
験に関する公的機関の規定は日本道路公団 5)（以降 JH
と略す）くらいしかなく，その他に突き固め回数や養
5.
おわりに
生日数，試験法など定められたものは少ない。そこで，
新たな配合設計法とは言っても，従来行われている
本論では，3.で述べた室内コーン指数試験と同様の方
試験法の一部，突き固め回数や養生日数等を変化させ
法で表-2 のように配合設計を行うことを提案する。
たのみの試験であるが，現在，この配合設計法で決定
表-2 配合設計方法
供
試
体
測
定
項　目
試料
モールド
ランマー
突き固め
石灰添加量
養　生
コーンペネトロメータ
貫入速度
方　法
許容最大粒径4.75mm，自然含水比
10cmモールド（内径10cm，高さ12.7cm）
質量2.5kg，落下高さ30cm，自由落下
3層×3,5,10,15,20,25回/層
3ケース程度
0日（前日混合，翌日突き固め直後にコーン試験実施）
先端角30°，底面積3.24cm2
1cm/s
方　法
5cm,7.5cmおよび10cm貫入時の貫入抵抗力を測定し、その
平均値をコーン底面積で除した値をコーン指数とする。
した添加量で幾つかの土工事が問題なく行われている。
今後は，室内突き固め回数と現場転圧回数の関係を詳
細に把握し，添加量を決定する際の突き固め回数を詰
めていきたいと考える。
なお，当方法による配合設計により，従来法に比べ
地山 1m3（湿潤密度）当たり約 10kg の石灰添加量が
低減でき，100 万 m3 単位の土工では数億円のコスト縮
減が可能となっている。
ここで，供試体作成方法については，安定処理の必
要性を 3.で示したように同様の方法で行った試験結果
《引用・参考文献》
から判定するためであり，添加量を決める際も同方法
1）九州・沖縄の特殊土：地盤工学会九州支部，1983
で行うのが合理的と考えたからである。また，養生日
2）土質試験の方法と解説：地盤工学会，1999
数については，JH5)では 3 日空気中養生とされている
3）土試料の乾燥状態が土粒子の密度に及ぼす影響：
が，実現場作業では前日地山で混合した材料を翌日積
全地連「技術 e-フォーラム」発表講演集，2004
込み・運搬・敷均し・転圧の一連作業を行っている状
4）設計要領第一集：日本道路公団，1998
況を考慮し，石灰の反応時間を合わせるために現場条
5）日本道路公団試験法：日本道路公団,1992

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