・材令7日
・一軸圧縮試験
・材令7日直後
・ときほぐし直後
ときほぐし直後 ときほぐしてから養生21日後 ときほぐし土
の締固め
透水 試験
物理･化学 試験
三軸 圧縮試験 文献
調査 堆積泥土
室内配合試験
初期改良土 のときほぐし 指標となる初期改良土 の一軸圧縮強さの設定
初期改良土の作製
コーン 指数試験
ため池堆積泥土の堤体盛土材料への適用性 －配合方法の検討－
日本国土開発㈱ 技術研究所 正会員 ○中島 典昭 正会員 芳澤 秀明
１．はじめに
ため池に堆積した泥土は、有効貯水量の減少や水質悪化等によりため池本来の機能を損なうため、落水後に浚 渫或いは掘削して大部分が捨土処分されているのが現状である。しかし、近年では環境保全の観点からも発生ヶ 所での有効活用が求められている。
本報告は、ため池に堆積した泥土をセメントで改良し、その改良土をときほぐして刃金土,抱土,さや土等の堤 体盛土材料に活用するための適用性を確認するため、室内試験を行い配合方法について検討した結果を報告する。
２．試験概要
表－1に目標とする堤体盛土材料の 条件、図－1に試験フローを示す。
(1)使用材料
試験に用いた泥土は、自然含水比 wn=282.1%,強熱減量 Li=16.6%の有機 物を多く含有する極めて含水比の高 い有機質粘土である。この泥土の物理 特性及び化学特性を表－2 に示す。
(2)室内配合試験
既往の文献を参考にして2)、セメントで改良した泥土（以下、初期改良 土と称する）の指標となる強度を設定する。ここでは、材令 7 日における 一軸圧縮強さを qu7≒150,250,350kN/m2の 3 水準とする。なお、固化材は W/C=1 のセメントスラリーとした高炉 B 種である。
(3)初期改良土のときほぐし
材令 7 日の初期改良土をストレートエッジでときほぐし、目標粒径範 囲を qu7≒150kN/m2では 0～9.5 ㎜、qu7≒250,350kN/m2では 4.75～9.5 ㎜ とする。
(4)ときほぐし土の締固めおよび土質試験
締固めエネルギーを Ec=0～550kJ/m3の範囲で 5 水準変化させ、ときほ ぐし土を締固める。コーン指数試験は締固め直後に、透水試験と三軸圧縮 試験(CU)については締固め後 21 日間養生した後に行う。
３．試験結果および考察
(1)ときほぐし締固め土の土質試験
図－2に初期改良土の一軸圧縮強さとときほぐし締固め土のコーン指数
との関係を締固めエネルギーごとにプロットしたものを示す。図－3に締固めエネルギーと空気間隙率の関係、図
－4 に締固めエネルギーとときほぐし締固め土の透水係数の関係、図－5，図－6 に初期改良土の一軸圧縮強さと 有効粘着力，有効内部摩擦角の関係を示す。図－2 からはコーン指数 qc7=500kN/m2を満足する初期改良土の一軸 圧縮強さ、図－3からは盛土の安定性に係わる締固め管理基準値（粒子破砕する泥岩盛土材料3)と同じように考え
キーワード：ため池，堤体盛土材料，ときほぐし,コーン指数,一軸圧縮強さ 連 絡 先：〒243-0303 神奈川県愛甲郡愛川町中津 4036-1 TEL:046-285-3339 FAX:046-286-1642
表－2 泥土の物理特性・化学特性 表－1 目標とする堤体盛土材料の条件
図－1 試験フロー
試験結果 2.451 282.1 0.075 0.0 0.0 34.1 65.9 191.3
53.7 137.6 1.181 0.309
6.56 強熱減量 Li(%) 16.6
粒度
化学 特性
試験項目
湿潤密度ρt(g/㎝3) 乾燥密度ρd(g/㎝3) 地盤材料の分類名 および分類記号
液性限界wL(%) 塑性限界wP(%) 塑性指数IP ｺﾝｼｽ
ﾃﾝｼｰ 砂分(%)
有機質粘土 (OH) 物理
特性
pH
最大粒径Dmax(㎜) 礫分(%)
土粒子の密度ρs(g/㎝3)
シルト分(%) 粘土分(%) 自然含水比wn(%)
有効 粘着力 c'(kN/m2)
有効内部 摩擦角 φ'(°)
刃金土 1×10-5
以下 20 28
抱 土 1×10-5～
1×10-4 15 30 さや土 1×10-4～
1×10-2 10 35 ゾーン
500
せん断強度定数 透水係数
k(㎝/s) コーン指数
qc(kN/m2) 参考文献1)
土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）
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た場合）空気間隙率υa＜15%を満足する 締固めエネルギー、図－4からは透水係 数 k=1×10-3，1×10-4，1×10-5㎝/s を満 足する締固めエネルギー、図－5からは 有効粘着力 c’=20kN/m2を満足する初期 改良土の一軸圧縮強さを図中から求め た。なお、図－6からは有効内部摩擦角 がφ’=30～40°の一定の範囲にあるこ とから、有効内部摩擦角の条件はほぼ得 られていると判断した。
(2)堤体盛土材料の条件を満足する初期 改良土の一軸圧縮強さおよび締固め エネルギー
図－7は、図－2～図－6で得られた諸 数値を締固めエネルギーと初期改良土 の一軸圧縮強さの関係に整理したもの である。
斜線部分は、ときほぐし締固め土のコ ーン指数 qc7=500kN/m2 以上が得られる 領域を表し、透水係数およびせん断強度 定数は一点鎖線で表し、盛土の締固め管 理基準値となる空気間隙率は破線で表 した。これらの境界線は、締固めエネル ギーが増加する方向に向かって堤体盛 土材料の条件を満たしている範囲とな る。この条件を満たす初期改良土の一軸 圧縮強さと締固めエネルギーを図－7か ら求めると、刃金土は qu7=170kN/m2,Ec=
183kJ/m3、抱土は qu7=210kN/m2,Ec=105kJ /m3、さや土は qu7=250kN/m2,Ec=80kJ/m3 となった。
４．まとめ
(1)ため池堤体盛土材料としての初期改良土の一軸圧縮強さは、刃金土で qu7=170kN/m2、抱土で qu7=210kN/m2、さ や土で qu7=250kN/m2となった。
(2)せん断強度定数は、ときほぐし締固め土のコーン指数が qc7=500kN/m2以上を満足する範囲であれば有効粘着力 c’、有効内部摩擦角φ’とも満足する。
【参考文献】
1)農林水産省構造改善局建設部設計課：土地改良事業設計指針「ため池整備」,農業土木学会,2000.
2)福島伸二,北島明,谷茂,石黒和男：固化処理した低泥土を砕・転圧した築堤土の目標強度設定・配合試験法と施 工管理法の提案,土木学会論文集,No.715,Ⅲ-60,pp.165～178,2002.
3)土質工学会編：土の締固めと管理,土質基礎工学ライブラリー36,pp.177～178,1991.
0 100 200 300 400 500 600
0 50 100 150 200 250 300 締固めエネルギー Ec(kJ/m3)
初期改良土の一軸圧縮強さ qu7(kN/m2))
qc7=500kN/m2 を満足する範囲 qc7＞500kN/m2
の領域
qc7＜500kN /m2の領域
183kJ/m3 105kJ/m3 80kJ/m3
250kN/m2 210kN/m2 170kN/m2
k=1×10-3 Va=15% k=1×10-5
k=1×10-4
さや土領域
抱土領域
刃金土領域
(c',φ')
図－7 締固めｴﾈﾙｷﾞｰと初期改良 土の一軸圧縮強さの関係 図－6 初期改良土の一軸圧縮さ
と有効内部摩擦角の関係 0
20 40 60 80 100
0 100 200 300 400 500 600 初期改良土の一軸圧縮強さ qu7(kN/m2)
有効内部摩擦角 φ’(°)
Ec=31kJ/m2 Ec=92kJ/m2 Ec=183kJ/m2
･刃金土の設計数値φ'＝28°
･抱土の設計数値 φ'＝30°
･さや土の設計数値φ'＝35°
φ'=28° φ'=30°
φ'=35°
図－2 初期改良土の一軸圧縮強さととき ほぐし締固め土のｺｰﾝ指数の関係
図－3 締固めｴﾈﾙｷﾞｰと 空気間隙率の関係
0 50 100 150 200 250 300
0 100 200 300 400 500 600 初期改良土の一軸圧縮強さ qu7(kN/m2)
有効粘着力 c'(kN/m2) Ec=31kJ/m2
Ec=92kJ/m2 Ec=183kJ/m2
･刃金土の設計数値c'＝20kN/m2
･抱土の設計数値 c'＝15kN/m2
･さや土の設計数値c'＝10kN/m2°
c'=15kN/m2 c'=20kN/m2
c'=10kN/m2
175 140 295 1.0E-06
1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02
0 50 100 150 200 250 300 締固めエネルギー Ec(kJ/m3)
ときほぐし締固め土の透水係数 k(㎝/s)
qu7=150kN/m2 qu7=250kN/m2 qu7=350kN/m2 さや土領域
抱土領域
刃金土領域
73 38 50
159 92 70
136 290
100
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
0 50 100 150 200 250 300 締固めエネルギー Ec(kJ/m3)
空気間隙率 υa(%))
qu7=150kN/m2 qu7=250kN/m2 qu7=350kN/m2
va=15%
30 76 110 0
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
0 200 400 600
初期改良土の一軸圧縮強さ qu7(kN/m2) ときほぐし締固め土のコーン指数数 qc7(kN/m2)
0kJ/m3 31kJ/m3 92kJ/m3 183kJ/m3 550kJ/m3
qc7=500kN/m2
380 170 215
180
図－4 締固めｴﾈﾙｷﾞｰとときほぐし 締固め土の透水係数の関係
図－5 初期改良土の一軸圧縮さ と有効粘着力の関係 土木学会第59回年次学術講演会（平成16年9月）
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