これらの測定には，平板載荷試験等が一般的である．平

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(1)第 43 回岩盤力学に関するシンポジウム講演集公益社団法人土木学会 2015 年１月講演番号 51. 小型FWD試験における適用性の検討森貴寛1*・佐々和樹2 1電源開発株式会社 2同上. 技術開発部（〒253-0041 神奈川県茅ヶ崎市茅ヶ崎1-9-88）石川石炭火力発電所（〒904-1103 沖縄県うるま市石川赤崎3-4-1）. 地盤の支持力特性を推定する方法として，平板載荷試験等が一般的に用いられる．本報告では，平板載荷試験と比べ，試験が容易な小型FWD試験の適用性について検討した．小型FWD試験は，岩盤と路盤において実施した．岩盤における試験では，変形係数(E値)は岩級区分に対応した傾向を示し，本試験の適用により，岩級区分を現地において簡易に推定することができる可能性を示した．路盤上における試験では，地盤反力係数(K値)と変形係数(E値)を測定した．小型FWD試験の結果を，平板載荷試験から得られた K値およびE値と比較し，相関関係を確認した．これらの結果から，小型FWD試験は地盤の支持力特性の推定に有効な計測方法だと考えられる．. Key Words : PFWDT, PLT, foundation modules, characteristics of bearing capacity. 1. まえがき. いては，小型FWD試験と平板載荷試験によって計測されたK値とE値を整理した． K値については，小型FWD試験と平板載荷試験は同等. 原位置地盤の支持力特性の評価法には，地盤反力係数 (以下，K値) および変形係数(以下，E値)が必要である．. の精度が得られることが分かっている1)．一方，E値に. これらの測定には，平板載荷試験等が一般的である．平. ついては，既往文献において十分に議論がされていない．. 板載荷試験の課題は，反力装置として重機が必要である. このため，小型FWD試験と平板載荷試験から求められ. ことから，①狭い場所での計測が困難，②一日あたりの. たE値の関係を整理する．. 計測点が少ない，③1測点あたりのコストが割高，などである．上記の理由から，広い範囲を計測対象とする場合，限られた計測点の結果を計測対象の代表値としているのが現状である．そのため，広範囲を計測対象とする場合，効率的な計測方法が必要とされる．上記のような背景から，新しい原位置試験として， Falling Weight Deflectometer (以下，FWD) 試験が用いられている．FWD 試験は，図-1(a)に示すように，自動車に計測装置を搭載し，K 値や E 値を測定する．そのため，平板載荷試験と比較して，効率的に試験を実施することが. (a)：FWD 試験装置 1). 可能である 1)．計測方法は，地盤に動的な衝撃荷重を作. (b)：小型 FWD 試験装置. 図-1 計測状況. 用させたときの応答変位量を計測し，支持力特性を評価. 2. 小型FWD試験の概要とK値およびE値の算出方法. しようとするものである．図-1(b)は，小型FWD試験である．同試験は，人力に. よる装置の運搬および試験実施が可能である．そのため，（1）小型 FWD 試験の概要平板載荷試験やFWD試験と比較して，試験場所が狭い図-2 は，小型 FWD 試験装置の機構イメージを示して地点での計測が可能である．. いる 1)．小型 FWD 試験は，重錘を自由落下させ，バッ. 本報告では，小型FWD試験に着目し，岩盤と道路の. ファ部に発生する衝撃荷重と加速度を測定し，加速度の. 路盤上において適用性の評価を実施した．岩盤における. 2 回積分から「時間－鉛直変位量」曲線を求め，K 値お. 試験では，岩級区分とE値の関係を整理した．路盤にお. よび E 値を推定する．. - 288 -.

(2) 平板載荷試験と小型 FWD 試験から算出された E 値については，使用している載荷板の半径が異なる事から，式(2)のように半径の影響を考慮する必要がある．載荷板の半径は，平板載荷試験で 150mm，小型 FWD 試験で 50mm であることから，両試験の結果を比較するには，式 (5)の補正の必要があると考えられる． r 1 E30 FWD  E10 FWD  10  E10 FWD  r30 3. (5). 以上の算出式をもとに，小型 FWD 試験の試験精度を平板載荷試験と比較する．図-2 小型 FWD 試験装置の機構イメージ 1). 3. 試験概要. （2）K 値および E 値の算出方法平板載荷試験と小型 FWD 試験から算出される K 値と. （1）岩盤における試験4). E 値を，以下のように算出した．. 岩盤における計測は，電源開発(株)が所有する，胆沢. a） K 値の算出. 水力発電所(岩手県)において実施した．小型FWD試験は. 平板載荷試験の K 値である K30 は，式(1)より算出した．電源開発(株)が実施し，平板載荷試験は国土交通省が実 K30 の 30 は，載荷板直径 30cm であることを示している．施した．計測した岩盤を図-3に示す．図の順番は，岩級 K 30 . P D. 3. 区分の順に並べている．岩級区分は，現場において高度. (1). な技術判断で区分されるが，必ずしも客観的ではないと. 2. ここで，K30 [MN/m ]：地盤反力係数，P [MN/m ]：荷重強さ，D [mm]：最終変位量 2.5mm である．. 考えられる．そのため，小型FWD試験による岩級区分の客観的な評価を試みた．試験では，載荷板直径100mm. 小型 FWD 試験の K 値である K30FWD [MN/m3]は，式(2). とし，ポアソン比νを0.35とした．. から算出した 1)．なお，K30FWD は，平板載荷試験の載荷板直径 30cm相当に変換している． P R K 30 FWD  2   103 r D R30. (2). ここで，K30FWD [MN/m3]:地盤反力係数，P [MN]:荷重，D [mm]:変位量，r [mm]: 小型 FWD 試験の載荷板半径(50mm)， R [mm]:小型 FWD 試験の載荷板直径(100mm)，R30 [mm]:平板載荷試験の載荷板直径(300mm)である．. (a). 岩級区分 D 級. (b). 岩級区分 CLL 級. (c). 岩級区分 CL 級. (d). 岩級区分 CM 級. b) 変形係数(E 値) 平板載荷試験の E 値である E30 [MN/m2]は，式(3)から算出した 2)．E30 の 30 は，載荷板の直径が 30cm であることを示している．. E30 . r30 P(1   2 ) 2 D30. (3). ここで，r 30 [mm]:載荷板半径=150mm，P [MN/m2]:荷重強. 図-3 計測対象とした岩盤の状況. さ，ν:ポアソン比=0.3，D30 [mm]:変位量である．小型 FWD 試験の E値である E10FWD [MN/m2]は，式(4)に. （2）路盤における試験. 3). 示す，ブシネスクの弾性理論式より算出した．添え字の 10 は載荷板直径が 10cmであることを示している．ま. 道路の路盤における計測は，電源開発(株)が所有する，竹原石炭火力発電所(広島県)の構内道路において実施し. た，同理論式は，同試験の剛性載荷板を対象としている．た．計測を実施した路盤の状況を，図-4に示す．図の順 E10FWD . pmax (1  2 ) 2r10Dm a x. 番は，計測した順番を示している．. (4). 2. 試験実施個所は，平板載荷試験用にアスファルト舗装. ここで，E10FWD [MN/m ]:変形係数，pmax[MN]:最大荷重，ν:. が剥がされており，路盤表面は礫が多かった．また，使. ポアソン比=0.3，r 10 [mm]:載荷板半径=50mm，Dmax [mm]:. 用した載荷板は，直径100mmである．. 最大変位量である．. - 289 -.

(3) K30とK30FWDの関係は，既往の文献より，式(7)のようにまとめられている1)． K 30  K 30 FWD (ローム). (7). 2 K 30 FWD (砂) 3 1 K 30  K 30 FWD (礫) 2 K 30 . (a) 試験地点 No.1. (b) 試験地点 No.2. 平板載荷試験と小型 FWD 試験を実施した路盤では，礫が卓越していたため，式(7)に示す礫の経験式と試験. (c) 試験地点 No.3. 平板載荷試験 K30 (MN/m3). 結果である式(6)を比較した結果，概ね同値を示した．. (d) 試験地点 No.4. 図-4 路盤上における小型 FWD 試験の実施状況. 路盤における試験では，平板載荷試験も同時に実施した．平板載荷試験は，道路の平板載荷試験(JIS A1215)で実施した．載荷板の直径は 300mm である．路盤の変位量が 2.5mm時点における荷重から，K 値と E 値を求めた．. 600. 平板載荷実施地点 No.1 No.2 No.3 No.4 砂敷あり. 500. R2=0.71 y=0.48x. 400 300. 0.48. 200 1. 100 0 0. 4. 試験結果. 200. 400. 600. 800. 小型FWD試験 K30FWD. 1000. 1200. (MN/m3). 図-6 K30と K30FWD の相関関係. （1）岩盤における試験結果 4) 5) 図-5 に，岩級区分と小型 FWD 試験および平板載荷試. b) 変形係数 E 値. 験により計測した E 値の関係を示す．図より，岩級区. 図-7 は，平板載荷試験と小型 FWD 試験の変形係数の. 分が D 級から CM 級に推移するに従い，E 値が増加して. 相関関係を示している．相関係数は 0.60 であった．次. いることが確認できた．小型 FWD 試験の結果は，平板. に，最小二乗法より，式(8)が求められた．. 1000 1000 800. E30  0.99  E30FWD. (8). 上記の結果より，平板載荷試験と小型FWD試験から平板載荷試験（国土交通省実施）小型FWD試験. 算出される変形係数は，おおむね1：1の関係があることが確認された．. 600 600. 100. 平板載荷試験 E30 (MN/m 2). 400. 400. 200. 200 0. 0 D級. CLL 級岩級区分. CL級. CM級. 岩級区分. 図-5 岩級区分と小型 FWD 試験および平板載荷試験. から計測した E 値の関係 5) (2) 路盤における試験結果 a) 地盤反力係数K値図-6は，平板載荷試験と小型FWD試験による，K値の相関関係を示している．相関係数は0.71であった．次に，最小二乗法より，式(6)を求めた．. K 30  0.48  K 30 FWD. 100 砂敷あり. 平板載荷試験 E30 (MN/m 2). 変形係数 EE30,30FWD （MN/m2) 30FWD （MN/m. 載荷試験の結果と比較して値が小さかった．. (6). - 290 -. 平板載荷実施地点 No.1 No.2 No.3 No.4 平板載荷実施地点 No.1 No.2 No.3 No.4. 2=0.60 R砂敷あり. y=0.99 x R2=0.60 y=0.99 x. 50 50. 0.99. a. 1. 0 0 0 0. a. 0.99. 1. 50 50. 100 100. 小型FWD試験 (MN/m2)2) 小型FWD試験 E E30FWD 30FWD (MN/m 図-7. E30 と E30FWD の相関関係.

(4) 5. 小型FWD試験の適用性の検討. 載荷試験とほぼ同等に K 値および E 値を評価することができた．. 岩盤および路盤を対象にして，小型FWD試験により. (2) 岩盤を対象とした場合では，小型 FWD 試験では定. 得られたK値およびE値について平板載荷試験と比較し. 量的には平板載荷試験とかい離した結果を示すが，定性. た．路盤に対応するK値は，平板載荷試験によるK値と. 的には岩盤区分に対応する評価が可能と考えらえる．岩. 1). 良い相関を示し，これは既往研究の関係と一致した．. 盤上での定量的な評価については今後の課題である．. 一方，E値について平板載荷試験と比較すれば，路盤で 20000 20,000 15000. 荷重(N). 値となった．小型FWD試験により得られる荷重と変位量から算出されるE値では，ポアソン比が対象地盤によって異なるものの，その影響は上記のようには大きくな. 8. 5000. 4 0. -5000 -10. 験と平板載荷試験で異なることから，試験時に地盤に発. -4. 0. 10. 20. 時間 (ms). 図-8 荷重(N). 20000. 岩盤区分に対応した傾向が認められることから，少なくとも地盤支持力特性の定性的評価への適用性はあるもの. 軟弱地盤における荷重-変位曲線の例変位量. 10000. 0.4. 0. 0. -10000 -10. と考えられる．. 0.8. 荷重. 0. 10. 変位量(mm). 生する応力の違いが考えられる．前者の変位は1mm以下であり継続時間も短いが，後者では変位が2.5mmに安定性がある．しかしながら，小型FWD試験によるE値には，. 12. 変位量. 10000. 0. い．他の要因としては，載荷板の大きさが小型FWD試. した時の計測結果であり，この差がE値に影響した可能. 16. 荷重. 変位量(mm). は同等の値であるが，岩盤では1/4程度と極端に小さな. -0.4 20. 時間 (ms). 図-9. 小型FWD試験の適用限界については，地盤を線形弾. 路盤上における荷重-変位曲線の例. 性体として仮定して地盤特性を評価することから，大きな残留変形を生ずるような塑性挙動が卓越する地盤での. 参考文献. 適用は難しいものと考えられる．事例として，軟弱な地. 1). 盤および路盤上での計測結果を比較して，それぞれ図-8 および図-9に示す．路盤上では最大変位は約0.6mmであ. 用の手引き，社団法人土木学会，pp.3-74，2002． 2). り，荷重が零となった時には変位はほぼ復元するが，軟弱地盤では，最大変位量約8mmでありほぼ全量が残留す. 土木学会舗装工学委員会：FWD および小型 FWD 運地盤工学会地盤調査法改訂編集委員会：地盤調査の方法と解説，pp.495-510，2004．. 3). る．. 株式会社東京測器：FWD-Light による小型 FWD 試験方法（地盤編）URL： http://www.tml.jp/solution/da ta/howtofwd_ ground.pdf．. 6. 結論. 4). 電源開発株式会社：胆沢第一発電所・胆沢第三発電所新設工事発電所基礎岩盤部物性評価に関る小型. 岩盤および路盤上において，平板載荷試験と小型 FWD試験を実施し，両者を比較し，以下が得られた．. FWD 試験業務，調査試験報告書，pp.7-9，2011． 5). (1) 路盤を対象とした場合では，小型 FWD 試験は平板. 国土交通省：胆沢ダム基本設計会議資料，pp.3.1-3.10， 2006．. Applicabillity of the Portable Falling Weight Deflection Test for solid rock and roadbed Takahiro MORI, Kazuki SASSA In general, the plate loading test (PLT) is frequently applied to estimate the deformation properties. However, the PLT demands heavy equipments for mesurements. This paper focuses to confirm the measuring accuracy for evaluation of the mechanical of properties of road foundation of the Portable Falling Weight Deflection Test (PFWDT) against the PLT. The coefficient of soil reaction and the deformation coefficient were measured by the PLT and the PFWDT. It was confirmed that test results of the PFWDT correrates that of PLT. From the above, the PFWDT is valid method to estimate characteristics of bearing capacity on wide area.. - 291 -.

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