地盤調査・施⼯法
地盤工学の研究と実務
－大学の研究は実務に役立つか？ －
2015. 10. 1
担当： 澁⾕ 啓 教授
地盤工学
精度？
客観性？
地盤/土構造物
自然の産物
未知/非一様
地盤調査
室内実験
設計
経験則
N値
ｑu値
力学挙動のモデル化
解析（境界値問題）
材料・物性
多様・複雑
適切な単純化？
手法？条件？
地盤挙動の予測と評価
1
我国の地盤調査の現状（実務）
標準貫入試験(1951～)
N値万能主義
限界状態設計法・性能設計
未知・非一様
地盤調査
標準貫入試験
2
標準試験用サンプラー
未知・非一様
地盤調査
N値のバラツキ
未知・非一様
地盤調査
（調査者＋地盤の非一様性）
港研
63-13
3-2
3-5
0
港研
62-3
62-8
63-13
63-20
2-1
3-1
3-2
3-3
3-4
3-5
深さ (m)
10
20
0
10
20
30
N値
40
50
0
10
20
30
N値
40
50
自由落下
3
新技術の開発～弾性波速度測定
土の弾性係数の測定
G (=Vs2 ) or E (=G/[2(1+)] )
物理探査
地盤調査
室内試験
ベンダー要素試験
現場での弾性波速度測定
PS検層
加速度計
表面波探査
h
加速度計
Vvh
Vhv
孔
自然地盤
v
4
ロッド接
続部
自然の産物
未知・非一
様
地盤調査
加速度セン
サー（上部）
外径
50mm
1,000mm
1,310mm
S波速度
Vsの測定
外径
35.7mm
サイスミックコーン試験の開発
民間・港研との共同研究
加速度セン
サー（下部）
(Tanaka et al, 1998)
先端抵抗qt
Shear strain, field
–8
10
0
0
–7
10
–6
10
–5
10
S–wave velocity
Vs (m/s)
50 100 150 200 250
0
crust
5
先端抵抗qt
NNH
0
0
5
5
5
10
10
10
5
10
10
10
15
15
15
20
20
25
25
soft clay
a)
Depth (m)
Depth (m)
0
5
20
15
20
0
15
2 4 6
qt (MPa)
15
先端抵抗
(大ひずみ)
20 は鈍感 20
8 0
stiff clay
100
fs (kPa)
200 0
25
200 400 600
uw (kPa)
バンコックでの適用事例
5
室内での弾性せん断波速度 (Vs) 測定
generator
voltage
generation
0
time
voltage
reception
time
specimen
S-wave
receiver
ベンダー要素試験
表面波探査法 (２次元非破壊調査)
未知・非一様
短周期波
地盤調査
測定装置
Stokoe et al (1985)
かけや
人工地震
CDP cables, takeout cables
レシーバー
長周期波
測定装置
レシーバー
側線
6
表面波探査法の適用例
(m)
-5
S波の構造
Depth (m)
S2
S3
S4
0
10 20 30 40 50
(林ら 2004)
10 20 30 40 50
S1
10 20 30 40 50
S-wave velocity
10 20 30 40 50
0.18
0.16
0.14
0.12
0.10
0.08
0.06
0.04
0.02
5
Depth
10
10
10
10
15
20
-25
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
(m)
Distance
(km/sec)
Distance (m)
N値との対応
旧河床
(m)
-5
Depth
Depth (m)
S2
S3
S4
0
10 20 30 40 50
10 20 30 40 50
S1
10 20 30 40 50
10 20 30 40 50
AP
5
AC
10
10
DC
10
DS
10
AS
15
20
-25
0
25
50
75
100
125
150
175
200
225
(m)
Distance
Distance (m)
地盤工学
弾性波探査
精度？
客観性？
地盤/土構造物
自然の産物
未知/非一様
地盤調査
室内実験
設計
経験則
N値
ｑu値
力学挙動のモデル化
解析（境界値問題）
材料・物性
多様・複雑
適切な単純化？
手法？条件？
地盤挙動の予測と評価
7
表面波探査の適用例
～ピサの斜塔基礎地盤の安定
基礎地盤の概要
(Lo Presti et al. 2003)
8
ピサの斜塔の傾斜の歴史(Jamiolkowski,2004）
9
カウンターウエイト効果
(Jamiolkowski,2004）
10
Underexcavation工法
(Jamiolkowski,2004）
Underexcavation工法の概要
11
12
Underexcavtion工事中の塔の動き
Underexcavtion工事中の地盤の動き
13
地下水圧の変化
表面波探査の実施
N
140
120
100
NS
80
Cross-hole
Foti (2003)
Tower
60
SCPT
40
N-1
N-2
N-3
N-4
E-1
E-2
E-3
S-1
S-2
20
0
0
20
40
60
80
100
EW
14
Tower
Tower
depth 2-3m
Tower
depth 4-5m
Tower
depth 10-11m
depth 6-7m
Tower
depth 15-16m
depth 20-21m
Tower
depth 8-9m
Tower
VS (km/s)
Tower
VS (km/s)
表面波探査の結果
depth 25-26m
S波速度の深さ方法の分布
水抜き工法の採択（北側）
15
水抜き工法の詳細（北側）
水抜き後の塔の安定化
16
我国の室内試験の現状（実務）
～粘性土の場合～
シンウォールサンプラー (1952～)
一軸圧縮試験 ⇒ qu 設計法（安定解析）
圧密試験 ⇒ Py, cv, mv 設計法(沈下解析）
限界状態設計法・性能設計
各種ボーリング方法
17
ボーリング装置（ロータリー式）
ボーリング方法の違い
ウォッシュボーリング
（東南アジア諸国）
ロータリー式ボーリング
(日本）
18
試料の乱れの影響
地盤調査
室内実験
ピストン
fillet
サンプラー
サンプラー
ピストン
サンプラー
hamberger
φ=76mm
ヘッド
ヘッド
φ=75mm
日本のサンプリング法
欧米・東南アジア
(J-sample）
のサンプリング法 (S-sample)
サンプリングの手順（日本式固定ピストン）
19
80
Deviator stress, q (kPa)
一軸圧縮強度
Ｊ＞Ｓ (２～３倍）
Ｊの方が乱れ小
Bangkok (NNH)
UC test
60
40
J–sample S–sample
depth (m) depth (m)
: 5.475
: 1.675
: 9.475
: 4.675
: 11.475
: 5.675
: 6.675
: 8.675
: 13.525
: 13.675
JICAプロジェクト
科研海外学術調査
港研・AITとの共同研究
圧縮性
Ｊ<Ｓ
Ｊの方が乱れ小
20
0
0
5
10
15
Axial strain, a (%)
0
20
'vo
1.6
Bangkok (NNH)
1.4
Depth (m)
5
: 'res (J–samples)
: 'res (S–samples)
10
'v(in–situ)
残留有効応力
Ｊ＞Ｓ (２～４倍)
Ｊの方が乱れ小
1.2
Singapore Lower Clay
Depth of 26.4 m
CRS
Strain Rate: 0.02%/min
1
0.8
S-sample
15
0
J-sample
0.6
40
80
120
Residual effective stress, 'res (kPa)
160
30
100
1000
3000
Consolidation Pressure (kPa)
シェルブルックサンプラー（研究用）
20
応力～ひずみ関係の比較
40
JPN
SHT
NGI
ELE
LVL
SS
(kPa)
30
20
10
0
0
5
10
15
軸ひずみ (%)
G.L. -10m
我が国の方法がベストではない
海底粘土地盤の非一様性 の例
Watabe et al.(2004)
未知・非一様
地盤調査
21
(a)
ｗp
ｗn
ｗL
0.005mm
0.075mm
(b)
(d)
(c)
w n=41.76±2.19 %
3
t=1.726±0.030 Mg/m
(e)
3
s=2.695±0.013 Mg/m
e =1.215±0.068 %
-125.5
-125.6
Elevation EL. (m)
-125.7
-125.8
-125.9
clay
silt
-126.0
-126.1
-126.2
-126.3
100
0
25
50
75
Fraction (%)
100
1.6
1.7
1.8
3
Bulk density t (Mg/m )
t
30-32
32-34
34-36
36-38
38-40
40-42
42-44
44-46
46-48
48-50
1.68-1.69
1.69-1.70
1.70-1.71
1.71-1.72
1.72-1.73
1.73-1.74
1.74-1.75
1.75-1.76
1.76-1.77
1.77-1.78
wn
2.5
2.6
2.7
2.8 1.0
3
Particle density s (Mg/m )
s
1.1
1.2
1.3
1.4
Void ratio e
e
1.10-1.12
1.12-1.14
1.14-1.16
1.16-1.18
1.18-1.20
1.20-1.22
1.22-1.24
1.24-1.26
1.26-1.28
1.28-1.30
25
50
75
Water content w (%)
2.65-2.66
2.66-2.67
2.67-2.68
2.68-2.69
2.69-2.70
2.70-2.71
2.71-2.72
2.72-2.73
2.73-2.74
2.74-2.75
0
洪積粘土 Ma10 （C.D.L. –125.4～126.4m Watabe et al., 2004）
1.6
1.4
Void ratio e
1.2
1.0
0.8
0.6
0.4
(b) Pleistocene clay
EL. –125.4—126.4m
0.2
0.0
10
100
1000
log p ' (kPa)
10000
22
(b)
Cc*
C c =0.921±0.108
Cc
0.6
0.8
1.0
700
900
1100 1300 0.4
Compression index C c, C c *
Yield stress p 'c (kPa)
C c*
1.2
Cc
90-96
96-102
102-108
108-114
114-120
120-126
126-132
132-138
138-144
144-160
p 'c
C c *=0.569±0.048
0.60-0.66
0.66-0.72
0.72-0.78
0.78-0.84
0.84-0.90
0.90-0.96
0.96-1.02
1.02-1.08
1.08-1.14
1.14-1.20
p 'c =1028±79 kPa
0.44-0.46
0.46-0.48
0.48-0.50
0.50-0.52
0.52-0.54
0.54-0.56
0.56-0.58
0.58-0.60
0.60-0.62
0.62-0.64
800-840
840-880
880-920
920-960
960-1000
1000-1040
1040-1080
1080-1120
1120-1160
1160-1200
Elevation EL. (m)
(a)
(c)
-125.5
c v=117.6±12.8 cm2/day
-125.6
-125.7
-125.8
-125.9
'v0
-126.0
-126.1
-126.2
-126.3
90 100 110 120 130 140 150
2
Coefficient of consolidation c v (cm /day)
cv
23
せん断層
実験装置の開発
微小変形
異方性
微小変形
一面せん断試験
液状化
ねじりせん断試験
三軸試験
ベンダー試験
せん断層
平面ひずみ試験
堤防の破壊例
（乱れ＋非一様性）
Fs=1.01
Fs=1.24
24
強度異方性
三軸
圧縮
三軸
伸張
sue
一面
suc
sus
su＝(suc+2sus+sue)／4
su=(suc+sue)／2 あるいは su=sus
強度異方性 sue/suc≒0.7
0
非排水せん断強度 su (kPa)
50
100
150
200
10
●：s uc
○：s ue
×：q u/2
深さ z (m)
30
50
拘束圧をかけた三
軸試験は、強度の
バラツキが小
70
25
東京湾横断道路（１９88－１９９1）
川崎人工島
端面のゆるみ層
局
部
局部
外部
Ｅｍａｘ
セメント改良土
海底地盤液状化
ロンドン大と
の共同研究
材料・物性
多様・複雑
室内実験
石油掘削リグ
モデル化
シミュレーション実験
水圧
Δu
主応力方向α
の連続的回転
波浪による海底基礎地盤の
応力変化特性（弾塑性解析）
累積回転角 α(rad)
液状化予測（累積損傷度理論）
26
せん断層（大変形）
東大との共同研究
A ssum ed w ater level
1 : 2 .9
B
C
3
16
A
F
t=1.91 g/cm
3'=78 kPa
14
1: 2
.1
100 m
Stress ratio, R = 1/3
A
P
B
C ritical failure plane elected for the shear displacem ent calculation
Test an 2-2
12
3
(t=1.80 g/cm , 3'=78 kPa)
10
3
t=1.91 g/cm
8
3'=157 kPa
6
3
t=1.91 g/cm
4
3'=314 kPa
Anzan2 (D50= 2.49 mm)
d1/dt= 0.1 %/min
2
us: せん断変位
0
0
2
4
6
8
Shear strain, = 1-3 (%)
1.0
Rn
Shear stress level, Rn
0.8
15 mm
R R res
R peak R res
Rn 1
(R 1)
3
0.6
Average relation
0.0
0
5
10
X = {us-(us)peak}/D 50
P3
P1 1.073
P 3.016
2
P3 2.121
0.4
0.2
せん断層
P1
P
1 2
X
0.66
15
20
(us & D 50: in mm)
正規化したせん断変位
地盤工学
精度？
客観性？
地盤/土構造物
自然の産物
未知/非一
様
地盤調査
室内実験
設計
経験則
N値
ｑu値
材料・物性
多様・複雑
三軸試験
一面せん断
適切な単純化？
力学挙動のモデル化
解析（境界値問題）
手法？条件？
地盤挙動の予測と評価
27
© Copyright 2024 ExpyDoc
