第 4章 岩石の風化が材料の透水性／せん断強度 に与える影響と評価
② 粘板岩強風化岩礫を含む材料の透水特性 粘板岩強風化岩礫を含む材料の透水特性
4.4.5 礫表乾密度(Ga)とせん断強度 礫表乾密度(Ga)とせん断強度
4.4.5 礫表乾密度(Ga)とせん断強度
礫の風化度とロックゾーンに求められる内部摩擦角の関係を, 礫の表乾密度（Ga） と内部摩擦角（φ）,および吸水率(Q)と内部摩擦角(φ)の関係性を図-13,図-14 に 示す.ここで, 礫表乾比重,吸水率は材料粒度に対する加重平均値を用いている.試験 値は, ゾーンⅡ材からゾーンⅣ材までの全ての試験結果を示す. 試験条件は, 締固 めエネルギーEc = 200％,試験供試体直径は300mmである. この結果より, 材料粒度 に対する礫表乾比重と内部摩擦角, および礫の吸水率と内部摩擦角にも相関関係が 認められる.
これを利用し,現地においては材料区分の判断指標として, 切り羽に出現する礫を 収集し, 材料粒度に対する平均礫表乾比重と吸水率を計測する事により材料分級が 可能と判断された.
図-13 礫表乾密度と内部 摩擦角の関係（全材料）
図-14 礫吸水率と内部 摩擦角の関係（全材料）
吸水率 Q（％）
礫表乾密度 Ga (g /cm
3)
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4 .4 .5 間隙比とせん断強度 間隙比とせん断強度
図-15 はロック材で実施した三軸圧縮試験結果で得られた内部摩擦角と間隙比 の関係を示す.
図-15 ロック材の間隙比と内部摩擦角の関係（全材料）
この結果を見ると自然状態の岩石を大型機械で採取する現場においては,間隙比 と内部摩擦角の間では, 明瞭ではないが, 間隙比が大きくなれば内部摩擦角が大 きくなる関係に見える. これは, 礫の風化度が小さい材料が産出される位置では礫 の粒度が荒く, 間隙を埋める小さな礫, 粒子等の材料が少なくなるためと推定される. ロック材料の内部摩擦角と間隙比について, いくつかの文献では間隙比と内部摩擦 角の関係では,間隙比が小さくなれば内部摩擦角は大きくなる事が示される. これは, 前提として風化程度に差が無い材料を用いる事が前提であり 図-14 は施工現場で はその逆の結果となる事を示している。
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4.5 まとめ 4.5 まとめ
中・生代美濃帯の砂岩・粘板岩を用いたロックフィルダムの築堤材料において, 遮 水材とロック材に対し, 風化が与える影響について検討を行った. 遮水材の締固め 特性については,風化岩礫(Gb=2.31g/cm3),強風化岩礫(Gb=1.99g/cm3)を含む締固 め試験の結果, 礫の風化度合いにより,締固めた材料の乾燥密度に 7～8 ％の差が 生じる結果となった.また透水性については, 風化岩礫では含水比の条件が適合す れば,n×10-8cm/sの難透水性を得るが, 含水比が乾燥側の条件下では, 最小透水係 数に対し数百倍の透水係数を示す事を明らかにした。ロック材料と風化の関係では, 美濃帯の砂岩の場合,50mmを境に表乾密度が急激に小さくなり,吸水率が大きくな る事が明かとなった。また,全粒径の加重平均を用いた礫の表乾比重, 吸水率とせん 断強度の間に相関性がある事を明らかにした。この関係性を利用し,現地では,目視 による粒度,風化度合い判定に加え,材料の表乾比重と吸水率を把握する事により, 内部摩擦角の大まかな推定が可能であり,現場の材料分級の指標として利用した.
フィルダム材料は, 地質的性質（生い立ち）の違いや続成作用, 風化の影響（育 ち）により締固め,透水性, 力学特性において幅広い性質の違いを示す. その特性 を明らかにし, 施工へ反映してゆくには地質的特徴を明確にする事,風化の程度に 応じた特性把握を行い, 説明因子を整理する事が必要と考える. 桝谷ダムでは,大 きなダムであったこともあり,多くの土質試験が実施され, 膨大なデータ蓄積と検討が 行われ, 現場施工に活かされた. ここでは, これらのデータが利活用される事を願い 整理してとりまとめを行った.
ロックフィルダムは, 時を経て風化が進む構造物である. フィルダムのストックマネ ージメントでは堤体の安全性評価において材料のせん断強度の変化を把握する事 も重要なテーマとなるが, 礫の表乾比重や吸水率のような簡易な試験で材料のせん
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断強度の推定ができればダム管理における安全性評価に役立つのではないかと考 えている.
64 引 用 文 献
1)
仲野良紀：堆積軟岩上のダム農業土木学会誌第55
巻第3
号P29
2)
土木学会：第1 章 軟岩の特徴,軟岩 調査・設計・施工の基本と事例p12019
年3)
土木学会：第1 章概説 軟岩評価-調査・設計施工への適用-p1
4)
中込武史：味噌川ダムの施工と盛立材品質管理について ダム日本No566P83 5) Nguyen Canh Tha i，
青山咸康,木山正一,長谷川高士COMPACTION AND
PERMEABILITY OF SOIL COTAINING LARGE PARTICLES
農業土木 学会論文集No ,208 , P107～117
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