小型 FWD を使用したグラウンドの構造評価

(1)

小型 FWD を使用したグラウンドの構造評価

石川工業高等専門学校専攻科学生会員 ○吉藤佑生石川工業高等専門学校正会員西澤辰男

1.

序論

本研究では，小型

FWD

によるグラウンドの構造評価法を検討した．そのためにグラウンドにおけるたわみおよび弾性係数の変動を調べた．さらに逆解析を実行してグラウンド地盤の各層の弾性係数を求め地盤の構造を評価することを試みた．

2.

グラウンド地盤における測定

測定を行った場所は石川高専グラウンドのホームストレートの

1

レーンと

5

レーンである．

50m

区間を

5m

おきに

11

ヶ所測定した．なお

1

ヶ所の測定回数は

10

回である．また逆解析の際のデータは同場所の

1

レーン，

5

レーン，

7

レーンの

1

ヶ所を

5

回ずつ測定して得られたデータを使用した．図

1

に示すように，外部センサーを

15cm

おきに設置し，

荷重直下以外のたわみを計測した．

測定したグラウンドの構成は，1レーン，5レーンの表層は混合土が

7cm，通常の土が 3cm

の計

10cm

であり，

7

レーンの表層は通常の土が

10cm

である．どのレーンも表層の下には

30cm

の路盤があり，その下が基盤である．1レーン及び

5

レーンの表層にはホタテ骨材，カキ骨材が含まれておりその混入率は

5％ずつで計 10％である

²^）．

図 1 測定状況

3．試験結果 3-1

たわみの変動

図

2

は

1

レーン，

5

レーンのそれぞれの

11

ヶ所で

10

回ずつ測定されたたわみの値の平均値をグラフにしたものである．

D0，D1， D2

は各たわみセンサーでありそれぞれ荷重直下，荷重位置から

15cm，

30cm

離れた点のセンサーである．両レーンともレーン内ではたわみに大きな変動がないことがわかる．

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

測定地点

たわみ（mm）

D0-avarage（１レーン）

D0-avarage（５レーン）

図

2 1

レーンと

5

レーンのたわみの変動

3-2

弾性係数の変動

図

3

は各測定場所から得られたたわみの平均値から弾性係数を求めグラフにしたものである．たわみと同様，レーン内では弾性係数に大きな変化はない．

0 10 20 30 40 50 60 70 80

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

測定地点

弾性係数（MPa）

E-TML-avarage（１レーン）

E-TML -average（5レーン）

図

3 1

レーンと

5

レーンの弾性係数の変動

キーワード小型

FWD，グラウンド，弾性係数，逆解析

連絡先〒929-0392 河北郡津幡町北中条石川工業高等専門学校

076-288-8167

5-025 土木学会第63回年次学術講演会(平成20年9月)

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(2)

4.逆解析

弾性係数逆解析プログラム

BALM

を使い逆解析を行った³^）．それによって求められた表層，路盤，

基盤の弾性係数をまとめたものが表-1～3 である．

逆解析の際，ポアソン比は

0.3

とした．これら表は，

どのセンサーのたわみから弾性係数を推定すればよいかについて検討している．D3，D4は次のようにして求めた．最初に

D1，D2

を測定し，同じ荷重位置でセンサーを荷重位置から

45cm， 60cm

離れて設置し，再び測定を行った．

表中の○は逆解析に使用したたわみであることを示している．いろいろな組み合わせを試した。

D0 D1 D2 D3 D4 E1 E2 E3 誤差(cm)

○ 38.21 4.945E-08

○ 41.94 8.555E-07

○ ○ ○ 48.61 6.155E-06

○ ○ ○ 43.00 66.74 2.480E-07

○ ○ ○ 33.08 53.80 85.12 4.439E-09

○ ○ 51.58 1.769E-05

○ ○ 0.76 51.11 2.405E-09

○ ○ ○ ○ ○ 38.81 1.382E-05

○ ○ ○ ○ ○ 32.59 63.11 8.527E-07

○ ○ ○ ○ ○ 31.55 83.22 51.73 7.006E-07

○ ○ ○ ○ 62.60 1.123E-06

○ ○ ○ ○ 1.95 59.70 2.973E-07

○ ○ ○ ○ 0.88 33.87 55.84 2.582E-07

○ ○ 45.08 1.092E-08

○ ○ 90.02 44.53 1.035E-08

表

1 1

レーンの弾性係数

○ 53.44 3.297E-07

○ 56.50 3.525E-06

○ ○ ○ 56.37 4.904E-06

○ ○ ○ 50.61 74.28 2.778E-08

○ ○ ○ 49.95 81.81 67.13 4.900E-09 ○ ○ 74.04 3.296E-08 ○ ○ 229.38 71.57 3.238E-10

○ ○ ○ ○ ○ 53.97 3.006E-06

○ ○ ○ ○ ○ 48.25 71.43 3.334E-07

○ ○ ○ ○ ○ 46.11 97.98 57.4 3.410E-07 ○ ○ ○ ○ 71.16 3.755E-07 ○ ○ ○ ○ 738.10 64.03 2.385E-07 ○ ○ ○ ○ 3.31 70.77 59.51 4.215E-08 ○ ○ 55.38 1.540E-08 ○ ○ 118.76 54.67 1.335E-08

表

2 5

○ 60.01 1.494E-07

○ 69.23 5.992E-09

○ ○ ○ 60.27 8.504E-07

○ ○ ○ 57.06 68.44 3.062E-07

○ ○ ○ 55.78 79.17 59.42 2.469E-09

○ ○ 68.41 8.144E-08

○ ○ 293.02 65.04 1.074E-12

○ ○ ○ ○ ○ 60.23 7.028E-07

○ ○ ○ ○ ○ 57.83 66.02 4.051E-07

○ ○ ○ ○ ○ 54.72 90.95 52.98 1.123E-07

○ ○ ○ ○ 66.05 4.938E-07

○ ○ ○ ○ 667.61 59.54 3.170E-07

○ ○ ○ ○ 53.34 91.47 53.09 1.895E-07

○ ○ 52.71 2.641E-07

○ ○ 118.10 52.00 2.500E-07

表

3 7

これらの表から，1 レーンは全体的に弾性係数が低く，ほとんどのパターンの測定で表層の弾性係数は路盤の弾性係数を下回る．5 レーン，7 レーンではＤ0のたわみを使用せず，Ｄ1，Ｄ2のたわみから表層の弾性係数を求めると室内試験から求めた弾性係数の値

200～300MPa

に近いものを示した²⁾．

D0

を用いると弾性係数が小さくなる原因は，図

4

に示すようなたわみ形状に起因すると思われる．

図

4 たわみ形状

参考文献

1）土木学会：FWDおよび小型FWD運用の手引き，舗装工学ライブラリー，2002．

2）重松宏明：砕かれた廃棄貝殻混入による運動場表層の改良，Proceedings of the 13th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering，2007． 3）松井邦人：www.matui.g.dendai.ac.jp/pavement，2007．

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