911 K - 05 第 50 回地盤工学研究発表会 （札幌） 2015 年 9 月 丸太打設液状化対策の実施工地点における表面波探査と微動観測 液状化，丸太，密度増大 飛島建設 国際会員○三輪 滋 高知大学 国際会員 原 忠 飛島建設 国際会員 沼田 淳紀 飛島建設 正会員 村田 拓海 高知大学 正会員 高知大学 学正会員 坂部 晃子 三村 佳織 1．はじめに 筆者らは，木材の長期利用が地球温暖化 東西側線【事前】（L=23m） 在日本の森林資源は極めて豊富であること 6.000 3.650 （LP-LiC 工法）の開発を進めている．液状 策として有効な，丸太打設液状化対策を高 11.000 ．こ の対策原理は，地盤中に丸太を打設するこ 点では，標準貫入試験ほか，いくつかのサ 2) 1.100 常時微動観測3 南北側線【事前】（L=23m） 南北側線【事後】（L=23m） 常時微動観測2 常時微動観測4 ，また，室内試験で 常時微動観測1 0.850 3) 7.000 4.500 とで地盤を密実化させることである．同地 ウンディング試験で 1.750 1.700 0.500 化対策としてだけではなく地球温暖化緩和 1) 1.800 1.500 1.450 打設液状化対策＆カーボンストック工法 知県仁井田の海岸埋立地で実施した B = 0.450m ≈ 3.0D 20点 × 15点 = 300点 16.000 2.200 から，丸太を大量に地中に貯蔵できる丸太 東西側線【事後】（L=23m） 12.725 緩和策の一つとして有効であり，また，現 ，液状化強度が目標値以上となっている ことが確認されている．ここでは，液状化 図-1 常時微動と表面波探査の測定位置 対策の効果を確認することが可能かを検討するため，施工前と施工後に，表面波探査と常時微動測定を実施した． 2．常時微動と表面波探査の実施地点 地盤条件や丸太打設の条件は文献 1)に詳しい．図-1 に丸太打設位置と常時微動測定， 平均 10 H/Vスペクトル比 表面波探査の実施位置を示す．それぞれ，丸太打設前と打設後に実施し，その変化を検 討した．常時微動測定は，丸太打設領域の 3 点と，そこから約 5.5m 離れた無対策の地 点で実施した．表面波探査は，丸太打設領域を横切るような，東西，南北の測線で実施 した． 1 0.1 0.1 3．常時微動 1 10 周期(s) 図-2 常時微動は，1 回につき 11 分間，100Hz サンプリングで水平動（東西，南北）2 成分， 常時微動テータの一例 上下動 1 成分を測定した．これらの記録から，ノイズの有無を確かめ，ノイズの少ない約 41 秒間の 4096 個のデータ区 間を 5 つ選びだし，それぞれの区間で，0.2Hz の 期 0.1 秒以下と 2 秒以上は，測定時間によって変動 が大きいが，0.3 秒付近の凹な部分，0.6~0.65 秒付近 1 0.1 卓越周期，ピーク振幅とも大きな変化はない．②地 点 2，3 では，卓越周期が．0.6~0.65 秒付近から 0.45 秒付近に移り，ピーク振幅も小さくなっている．た 1 10 周期(s) 10 地点4打設前 地点3打設前 H/Vスペクトル比 地点では，以下の傾向がみられる．①地点 1 では， 0.1 10 10 丸太打設前後の H/V スペクトル比を図-3 に示す． 振幅ともに，ほとんど変化が見られない．丸太打設 1 周期(s) 安定しており検討の対象となりうると考えられる． 丸太打設領域ではない地点 4 では卓越周期，ピーク 1 0.1 0.1 の凸な部分を含む 0.1 秒から 2 秒にかけては比較的 地点2打設後 H/Vス ペクトル比 たものを求めた．図-2 に測定結果の一例を示す．周 地点1打設後 地点4打設後 地点3打設後 H/Vス ペクトル比 相乗平均として求めている．さらに，5 つを平均し 地点2打設前 地点1打設前 H/Vス ペクトル比 た．この時，水平動に関しては，水平 2 方向成分の 10 10 Parzen window で平滑化し，H/V スぺクトル比を求め 1 1 無対策地盤 0.1 0.1 1 周期(s) 10 0.1 0.1 1 周期(s) だし，測定点 2 では，0.7 秒付近にも同程度の卓越が 図-3 丸太打設前後の H/V スペクトル比の比較 Surface-wave Method and Micro-tremor Measurements at the site measured by Log piling for liquefaction MIWA Shigeru, NUMATA Atsunori, MURATA Takumi(Research Insutitute of Technology , TOBISHIMA Corporation), HARA Tadashi, SAKABE Akiko, and MIMURA Kaori.(Kochi University) 1821 10 見られる． 丸太打設により地盤が締め固まれば，S 波速度が上昇し卓越周期が短周期側に移動することが期待される．微動に現 れる成分が表面波である 4) と考え，想定される地盤モデルからレーリー波の基本モードの水平方向と鉛直方向のスペク トル比（以下理論 H/V スぺクトル比と呼ぶ）を検討する．標準貫入試験で得られた N 値を基に速度構造を推定し，理論 H/V スペクトル比を求めた．それぞれを図-4，図-5 に示す．地盤柱状図からは深さ 15m 付近から砂礫層が出現し 20m 付 近で N 値 50 を超えることから，ここに工学的基盤が存在すると仮定すると，表層付近の S 波速度を深さ 7m 付近まで は 100m/s と小さめに見積もっても，図-5(a)のように，卓越周期は 0.45 秒程度であり，より深い構造が影響している可 能性がある．N 値の高い砂礫層の存在は部分的と考え，深さ 25m まで S 波速度が 170m/s 程度 の層が連続すると考えると，ようやく図-5(b)のように卓越周期は 0.6 秒程度となる．このよう 0 S波速度(m/s) 200 400 0 に，測定地点における常時微動は，より深い地盤構造の影響を受けたものである可能性がある． この地盤に対して，丸太打設液状化対策を施し，深さ 10m まで S 波速度が 150m/s にまで上昇 5 改良前 （浅い構造） 改良前 （深い構造） 改良後 （深い構造） したとすると，図-5(c)卓越周期は 0.40 秒付近となる．測定された微動の卓越周期は，このよう 10 な傾向を示し，液状化対策効果を反映していると解釈することができる． 深さ(m) 長尾ら 5)は微動の H/V スペクトル比が全体としてはレーリー波の振幅比を表していても，ピ ーク周波数付近及びそれより低周波数側では，実体波の伝達関数を反映している可能性につい て指摘している．この仮定に立てば，地盤特性に類似性が見られる地域内では，サイト増幅特 15 20 性のピーク振幅と微動の H/V スペクトル比のピーク振幅は相関性をもつと考えられ，この地盤 25 のように地盤改良を施した場合の効果も把握できる可能性がある．液状化対策を実施した地点 内の 2 地点では，微動の H/V スペクトル比は低下しており，増幅特性という点でも効果を示し ている可能性がある． 図-4 らつきが大きいことを示している．このよ うな測定の傾向を考えると，地盤改良の効 果を確認する手法としてはさらにデータを 蓄積して検討する必要があると考えられる． 地盤調査から推定した地盤構造 100 100 100 10 10 10 1 0.1 (a) 改良前 （ 浅い構造） H/Vスペクトル比 は高知にお ける常時微動測定でも地点ごとの振幅のば H/Vスペクトル比 などでの変動も大きく，原ら 6) H/Vス ペクトル比 ただし，微動は計測した日時，気象状況 30 1 0.1 (b) 改良前 （深い構造） 0.1 1 周期(S) 図-5 4．表面波探査 0.1 10 0.1 (c) 改良後 （ 深い構造） 0.01 0.01 0.01 1 1 周期(S) 10 0.1 1 周期(S) 10 理論 H/V スペクトル比の比較 表面波探査では，液状化対策を施した後のほうが，測定領域全体で速度構造が低下した結果となっった．液状化対策 による地盤変位などは対策領域以外にはほとんど影響を及ぼさないこと 7) ，また，この施工では液状化対策領域そのも のが大きくはないことから，離れた部分に施工の影響が及ぶとは考えられない．このことから，液状化対策領域以外で 速度構造が低下するとは考えられず．今回の探査は，非常に狭い範囲で実施したこと，測定時間の制約があったことな どから十分な精度が得られていない可能性がある．地盤改良の領域が小さい場合，深さが限定される場合などでは，そ の変化を十分にとらえられるか引き続き検証が必要である． ５．まとめ 液状化対策の効果を確認することが可能かを検討するため，施工前と施工後に，常時微動測定と表面波探査を実施し た．常時微動では，H/V スペクトル比の卓越周期の低下，ピーク振幅の低下が確認され，締固めによる地盤の S 波速度 の上昇の反映と考えられる．ただし，卓越周期の低下は明瞭でない地点もあり，定量的に評価するためには，データの 蓄積と更なる分析が必要と考えられる．表面波探査では，施工前後で，表層地盤の S 波速度の上昇は確認できなかった． 謝辞：本施工は，高知県森林組合による森林整備加速化・林業再生基金事業「丸太打設工法の施工及び実証調査」とし て実施されました．実施に当たり，土佐グリーンパワー株式会社，高知大学の皆様に御協力いただきました．また，本 研究は，科研費（基盤 C，課題番号 24580221）の助成を得ました．ここに記して，深く感謝の意を表します． 参考文献 1) 沼田淳紀，村田拓海，三輪滋，原忠，坂部晃子，三村佳織・・丸太打設液状化対策の実施工事例の概要と設計，第 50 回地盤工学研 究発表会発表講演集，2015.9.（投稿中） 2) 村田拓海，沼田淳紀，三輪滋，原忠，坂部晃子，三村佳織：丸太打設液状化対策の実施工地点におけるサウンディング試験，第 50 回地盤工学研究発表会発表講演集，2015.9.（投稿中） 3) 原忠，坂部晃子，三村佳織，沼田淳紀，村田拓海，三輪滋：丸太打設液状化対策の実施施工地点における液状化試験，第 50 回地盤 工学研究発表会発表講演集，2015.9.（投稿中） 4) 時松孝次，宮寺泰生：短周期微動に含まれるレイリー波の特性と地盤構造の関係，日本建築学会構造系論文報告集 No.439，pp.81-87, 1992． 5) 長尾毅，山田雅行，野津厚：常時微動 H/V スペクトルを用いたサイト増幅特性の経験的補正方法に関する研究，構造工学論文集， Vol.56A，pp.324-333，2010． 6) 原忠，久保篤規，北村暢章，山田雅行，竹澤請一郎，羽田浩二，西原三登：常時微動観測による堆積地盤の揺れやすさの推定，第 47 回地盤工学研究発表会発表講演集，pp.1689-1690，2012． 7) 三輪滋，筒井雅行，沼田淳紀：丸太打設による液状化対策工法の実工事への適用（その２：丸太打設による周辺地盤の変位），2014 年度日本建築学会大会学術講演梗概集(構造Ⅰ） ，pp,653-654，2014. 1822
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