自然共生型補強土護岸工法の設計法について

Title

自然共生型補強土護岸工法の設計法について( 本文(Fulltext)

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Author(s)

森口, 周二; 八嶋, 厚; 沢田, 和秀; 前田, 英史; 松本, 七保子; 間,

_{昭徳; 弓良, 知; 久保田, 薫}

Citation

[ジオシンセティックス論文集] vol.[18] p.[191]-[196]

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2003-12

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著作権は著者本人に帰属します。

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http://hdl.handle.net/20.500.12099/39050

ジ オ シ ンセ テ ィ ッ クス 論 文 集 第18巻(2003.12)

自然 共 生 型 補 強 土 護 岸 工 法 の 設 計 法 に つ いて

○ 森 口周 二1八

嶋 厚2沢

田和 秀3前

田英 史4松

本 七保 子5間

昭 徳6

弓 良 知1久

保 田

薫1

近 年 、多 自然 型 河 づ く りの 奨 励 、河 川 法 の 改正 等 に よ り、既 存 の 自然 生 態 系 の保 全 を 考 慮 した 多 自然 型 河 川 護 岸 工法 が考 案 され て い る。筆 者 らは これ ま で に 、河 川 護 岸 に 対 して 、 ジオ グ リ ッ ドを 用 い た 「補 強 土護 岸 工 法 」 を提 案 して い る。河 川 護 岸 に 対 して 補 強 土 工法 を 用 い る こ と に よ り、工 期 ・工費 の 削減 が 可 能 で あ り、壁 面 の緑 化 が 可能 な た め 、 自然 共 生 型 の護 岸 とな る。補 強 土護 岸 工 法 の 設 計 ・施 工法 の確 立 を 目的 と して 、実 河 川 にお け る試 験 堤 防構 築 、陸 上 で の 実 大 規 模 破 壊 実 験 、お よび 室 内 で の モ デ ル 実 験 を 行 った 。 これ らの結 果 に 基 づ い て 、設 計 ・施 工 マ ニ ュア ル を作 成 した 。 本 論 文 で は 、設 計 マ ニ ュア ル につ い て報 告 す る。 キ ー ワー ド:補 強 土 河 川 護 岸 、 ジ オ グ リ ッ ド、 設 計 マ ニ ュ ア ル 1.は じめ に これ まで の河 川 整 備 は 、 治 水 ・利 水 へ の社 会 的 要 請 に、 緊 急 かつ 効 率 的 に 対応 す る こ とを 主 な 目的 と して 、 コ ン ク リー ト護 岸 等 を主 と した河 川 整 備 が 進 め られ て き た。 しか し、社 会 経 済 の変 化 に伴 い 、 求 め られ る河 川 の形 態 も大 き く変 化 して い る。 現 在 で は 、 河 川 は 治 水 ・利 水 の役 割 を担 うだ け で な く、 水 と緑 の 貴 重 な環 境 空 間 で あ り、 生 物 の生 息 ・生 育 環 境 と して も捉 え られ て い る。 この よ うな背 景 の も と に 、 平 成9年 に は 河川 法 が 改 正 され 、 これ ま で の 治 水 ・利 水 に加 え て 、新 た に 環 境 とい うキー ワー ドが 加 わ り、 総 合 的 な河 川 整 備 の推 進 が 明 確 化 され た。 この よ うに河 川 に対 す る環 境 意 識 が 高 ま る中 、 平 成13年 に 旧建 設 省 河 川 防 災 ・海 岸 課 か ら発 行 され た 「美 しい 山河 を守 る 災害 復 旧 基本 方 針 ・第 二版 」1) の 中 に 、 新 規 の急 勾 配 緑 化 護 岸 工 法 と して 「補 強 土 工 法(補 強 土護 岸 工 法)」 が記 載 され た 。補 強 土 工 法 を 河川 護 岸 に適 用 す る こ とに よ り、(1)壁面 部 の 緑 化 が 可 能 、(2)盛土 材 と して 現 地発 生 土 の 利 用 が 可 能 、 (3) 柔 な 構 造 物 で あ る た め に 、 耐 衝 撃 性 能 が 高 い 、(4) 基 礎 地盤 の 変 形 に対 して 追従 性 が 高 い た め基 礎 工 の 設 置 が 不 要 、(5)施工 中 に 大型 建 設機 器 を必 要 と しな い た め 、 振 動 ・騒 音 を軽 減 で き る等 の 利 点 が挙 げ ら れ る。 しか し、 補 強 土 工法 は 、 河 川 環 境 下 に お け る 設 計 法 が確 立 され てお らず 、 同 「基 本 指 針 」 に基 づ き 河川 護 岸 構 造 物 と して構 築 す る際 に は、 固有 の設 計 条件 が 必 要 と な る。 本 研 究 で は 、ジオ グ リ ッ ドを 用 い た 補 強 土 工法(以 下 「ジ オ グ リ ッ ド補 強 土護 岸 工 法 」)を 対 象 と して 、 破 壊 形 態 の 確 認 お よび 検 証 を 目的 と して 以 下 の 実験 を行 い 、 補 強 土 工 法 の河 川 護 岸 へ の 適 用 に 関 して検 討 を行 っ て きた 。 1.実 河川 に お け る試 験 堤 防 の挙 動観 測2)3)4) 2.陸 上 で の 実 大 規 模 破 壊 実 験4)5) 3.模 型 を 用 い た 室 内 で の モ デ ル 実 験6) こ れ ら の 実 験 結 果 ・観 測 結 果 を も と に 、 補 強 土 護 岸 工 法 の 設 計 ・施 工 マ ニ ュ ア ル を 作 成 し た 。 本 論 文 で は 、 設 計 マ ニ ュ ア ル に つ い て 報 告 す る 。 2.設 計 マ ニ ュ ア ル 図-1  設 計 の 流 れ 1学 生 会 員(地 盤 工 学 会) _{,岐 阜 大 学 大 学 院 工 学 研 究 科,(〒501-1193岐 阜 市 柳 戸1-1)} 2正 会 員_{,岐 阜 大 学 工 学 部 社 会 基 盤 工 学 科,教 授(〒501-1193岐 阜 市 柳 戸1-1)} 3正 会 員(地 盤 工 学 会) _{,岐 阜 大 学 工 学 部 社 会 基 盤 工 学 科,助 手(〒501-1193岐 阜 市 柳 戸1-1)} 4前 田 工 繊(株)5三 井 化 学 産 資(株)6正 会 員_{,三菱 化 学 産 資(株)}

図-1は 本 設 計 マ ニ ュ アル の標 準 的 な設 計 手 順 を 示 した もの で あ る。 以 下 で行 う詳 細 部 分 の説 明 に つ い て は 、こ の フ ロー で 示 され る手 順 に従 っ て 進 め る。 な お 、 後 述 す る安 定 計 算(外 的 安 定 ・全 体 安 定)の 計 算 式 は 、 「斜 面 ・盛 土 補 強 土 工 法 技 術 総 覧 」7)お よび 「ジオ テ キ ス タ イ ル を用 い た補 強 土 の 設 計 ・施 工 マ ニ ュ ア ル ・改 訂 版 」8)を 参 考 に して 作 成 した 。 (2) 基 本 条 件 の 確 認(目 的 の 確 認) 補 強 護 岸 の設 計 ・施 工 上 考 慮 す べ き基 本 条 件 の確 認 を行 う。 一般 的 に考 慮 され るべ き条 件 は以 下 の よ うな もの が あ る。 ● 補 強 土護 岸 の 設 置 目的 や 機 能 ● 設 置 場 所 の 地 形 条 件 や 地 質 条 件 ● 施 工 条 件(既 設 構 造 物 、 作 業 空 間 、 施 工 時 期 、 工 期 、 使 用 機 械 な ど) ● 周 辺 へ の 影 響(用 地境 界 、 既 設 構 造 物 の位 置 ・ 重 要 性 、埋 設 物 な どの将 来 の 設 置 計 画 、景 観 な ど) ● 経 済 性 (3) 設 計 条 件 の 設 定 盛 土材 料 の 物 理 ・力 学 お よび 化 学 的 性 質 、 基礎 地 盤 の 地 層構 成 お よび 力 学 的性 質 、 圧 密 特 性 、 ジ オ グ リッ ドの 種 類 の 選 定 な ど、補 強 土 護 岸 の使 用材 料 の 設 計 に用 い る物 性 値 や 安 全 率 の 設 定 を行 う。 ま た 、 補 強 土 護 岸 の高 さ ・壁 面 勾 配 な ど、設 計 に 必 要 な断 面 寸 法 の 設 定 も行 う。 a) 基 本 構 造 本 研 究 で提 案 す る補 強 土 護 岸 工 法 で は 、 次 に示 し た 構 造 細 目を もっ て 、基 本 構 造 とす る。 図-2に 基 本 構 造 の概 略 図 を 示 す 。 (1) ( 1 ) ジ オ グ リ ッ ド の 敷 設 長 は 1 m 以 上 と す る 。 (2) ( 2 ) ジ オ グ リ ッ ド の 敷 設 間 隔 は 5 0 c m 以 下 と す る 。 (3) 構 造 物 の 直 高 さは5m以 下 とす る。 (4) 根 入 れ深 さ は1m以 上 とす る。 (5) ( 5 ) ? 根 入 れ 部 の 盛 土 材 料 は 砕 石 ( 礫 ) と す る 。 (6) ( 6 ) 盛 土 材 料 は 基 本 的 に 現 地 発 生 土 を 用 い る 。 図-2 基本構 造の概略図 b) 使 用 材 料 本 マ ニ ュ アル で用 い るジ オ グ リ ッ ドは 、基 本 的 に 実 大 規 模 の 試 験堤 防2)3)4)お よび 破 壊 実 験4)5)で 性 能 が 確 認 され て い る2種 類 の もの と した((1)ポ リエ チ レン製 一 軸 延 伸 タイ プ:製 品基 準 強 度36kN/m, (2) 芯 材 が ア ラ ミ ド繊 維 の ポ リエ チ レン で被 覆 した タ イ プ:製 品 基 準 強 度30kN/m)。 壁 面 工 に は、 基 本 的 に格 子 状 の鋼 性 枠 材 を使 用 し、 これ とジ オ グ リ ッ ド を連 結 して 、壁 面 を構 築 す る。 鋼 製 枠 材 自体 は あ る 程 度 の剛 性 を有 す るが 、補 強 土壁 面 工 全 体 と して は 柔 な構 造 性 能 を確 保 す る こ とが で き る。 (4) 設 計 荷 重 の 設 定 a) 設 計 荷 重 本 設 計 マ ニ ュ アル で は 、 以 下 の5つ の荷 重 を考 慮 す る。 (1) 自重 (2) 載 荷 重 (3) 土圧 (4) 水 圧 (5) 浮 力 雪荷 重 ・風 荷 重 ・衝 突 荷 重 に 関 して は、 本 設 計 マ ニ ュ ア ル で は 考 慮 しな い。 ま た 、 地 震 時 の 影 響 につ い て は 、 構 造 物 の直 高 が5m以 下 と してい る た め 、 考 慮 して い ない 。 b) 水 圧 の 取 り い 本 設 計 マ ニ ュ アル は 、 河 川 とい う特 殊 な 条 件 下 で の 設 計 とな る た め 、 補 弾 領 域 に作 用 す る水 圧 の 影 響 を設 計 に反 映 させ る必 要 が あ る。 そ の た め に は 、 水 圧 を どの よ うに 設 定 す るか が 重 要 とな る。 こ こで 、 補 強 土盛 土 の 通 水 性 につ い て 考 え る。 補 強 土 盛 土 は コ ン ク リー ト擁 壁 な ど とは異 な り、通 水 性 を有 す る。 しか し、補 強 土 護 岸 表 面 に敷 設 す る吸 出 し防 止 材 や 植 生 の 繁 茂 等 に よ り、補 強 土護 岸 表 面 に 目詰 ま りが 発 生 す る こ とが あ る。 この場 合 、 河 川 水 位 と背 面 地 山水 位 との 間 に大 き な 差 が 生 じる可 能 性 が あ る。 特 に 、 背 面 地 山内 部 に残 留 水圧 が 発 生 す る場 合 は 、安 定性 を検 討 す る 上 で 非 常 に 不 安 定 な条 件 とな る。 そ の た め、 長 期 に わ た り補 強 土 壁 の 通 水 性 を確 保 す る こ とが 重 要 とな る。 本 設 計 マ ニ ュ アル で は 、根 入 れ 部 の 盛 土材 料 を砕 石(礫)と す る こ とに よ り、 補 強 土 壁 の 通 水 性 を確 保 して い る。 図-3は 実 河 川 で行 っ た試 験堤 防(通 水 実験2号4)) の 挙 動 観 測 か ら得 られ た 河 川 水 位 と背 面 地 山水位 の 時 刻 歴 で あ る。こ の水 位 の 時 刻 歴 は 、平 成14年6月 の 1ヶ月 間 の観 測 デ ー タで あ り、この 時 点 で 、試 験 堤 防 は構 築 か ら約6ヶ 月 経 過 して お り、表 面 に植 生 が 繁 茂 して い た。 図-3よ り、河 川 水 位 と背 面 地 山水 位 の経 時 変化 は ほとん ど同 じ傾 向 をしてお り、両 者 に時 間 的 な ず れ は 見 られ ない。そ の ため 、本 設 計 マニ ュアル で は 、 根 入 れ 部 の 盛 土材 料 を砕 石 とす ることを条 件 として 、地 山 内 部 の残 留 水 圧 の影 響 を考 慮 しないものとした。そ の た め 、後 述 す る安 定 計 算 の 中で は 、河 川 水 位 と背 面 地 山 水位 は 常 に等 しい と して 取 り扱 う。

図-3 河 川 水 位 と背 面 地 山水 位 の 時 刻 歴 (5) 主 働 土 圧 の 算 定 安 定 検 討 を 行 う 上 で 、 補 強 領 域 背 面 か ら 作 用 す る 主 動 土 圧 を 求 め る 必 要 が あ る 。 主 働 土 圧 の 算 定 手 法 に は 、 ラ ン キ ン の 土 圧 算 定 手 法 と ク ー ロ ン の 土 圧 算 定 手 法 が あ る 。 ラ ン キ ン の 手 法 で は 、 擁 壁 背 面 に 角 度 が あ る 場 合 、 仮 想 的 に 垂 直 な 壁 面 と し て 計 算 を 行 う。 そ れ に 対 し て 、 ク ー ロ ン の 手 法 で は 、 そ の よ う な 近 似 が 入 り こ ま な い た め 、本 設 計 マ ニ ュ ア ル で は 、 ク ー ロ ン の 土 圧 算 定 手 法 を 採 用 す る。 な お 、 こ こ で い う 土 圧 と は 有 効 応 力 の 合 力 で あ り、 水 圧 は 含 ま な い 。 水 圧 の 影 響 は 外 的 安 定 ・全 体 安 定 の 検 討 の 中 で 考 慮 す る も の と す る 。 (6) 内的 安 定 の 検 討 の 省 略 に つい て 通 常 の 補 強 土 盛 土 の 設 計 で は 、 後 述 す る 外 的 安 定 ・全 体 安 定 の 検 討 の 前 に 、 内 的 安 定 の 検 討 が 行 わ れ る 。 内 的 安 定 は 、 ジ オ グ リ ッ ドに よ る 補 強 領 域 内 に 発 生 す る す べ りに 対 して 、 ジ オ グ リ ッ ドの 破 断 や 引 き 抜 け 等 に よ り発 生 す る破 壊 モ ー ドに つ い て 検 討 す る こ と に よ り、 ジ オ グ リ ッ ドの 配 置 を 検 討 す る も の で あ る 。 こ れ に 対 し て 、 現 段 階 の 本 設 計 マ ニ ュ ア ル で は 、 先 に 示 し た 基 本 構 造 の 範 囲 内 で あ る こ と を 条 件 と し て 、 補 強 領 域 は 完 全 に 一 体 化 し て い る と 考 え 、 内 的 安 定 に 関 して は 、 検 討 を 行 わ な い も の と す る 。 補 強 土 領 域 の 一 体 化 に つ い て は 、 実 大 規 模 破 壊 実 験 の 中 の 洗 掘 に 関 す る 実 験(洗 掘 実 験4)5))の 結 果 か ら理 解 さ れ る。 こ の 実 験 で は 、 直 高3m、5分 勾 配 、 幅6 mの 実 大 規 模 の 補 強 土 盛 土(図-4)を 構 築 し、 擬 似 的 に 補 強 土 壁 下 部 の 洗 掘 現 象 を 再 現 した 。 ジ オ グ リ ッ ドの 敷 設 長 を1m、 敷 設 間 隔 を50cmと し た 。 盛 土 下 部 に は 局 所 洗 掘 を 想 定 し た 空 洞 部 分 が あ り、 そ の 部 分 に は 土 の う が 設 置 さ れ て い た 。 そ の 土 の う を 撤 去 す る こ と に よ り、 擬 似 的 な 局 所 洗 掘 を 再 現 した 。 図-5に 土 の う を 撤 去 し た 後 の 補 強 土 盛 土 の 様 子 を 示 す 。 ま た 、 図-6は 天 端 部 の ク ラ ッ ク の 発 生 状 況 を 示 した も の で あ る。 天 端 部 に 発 生 し た ク ラ ッ ク は 、 一 本 の 直 線 状 に 発 生 して お り_{、 補 強 領 域 が 一 体 と な} っ て 動 い た こ と が 確 認 され た 。 た だ し、 こ の 実 験 で は 、 拘 束 効 果 を 高 め る た め に 、 洗 掘 部 分 上 部 に は 、 通 常 の ジ オ グ リッ ドの 敷 設 に加 え 、横 方 向 敷 設 の併 設 を講 じて い る。 この 実 験 で は 同 時 に横 方 向 敷 設 が な い ケー ス も行 っ て お り、 そ の場 合 は 、 補 強 領 域 は 一 体 化 が 弱 くな る傾 向 が 確 認 され て い る。そのた め、 本 マ ニ ュ ア ル で は 、 補 強 領 域 の最 下層 上 部 の ジ オ グ リ ッ ドの敷 設 の 際 に は、 横 方 向敷 設 を義 務 付 け る も の とす る。 ま た 、 実 大 規模 破 壊 実 験 で 一 体 化 が 確 認 され た の は 、 直 高3mの 補 強 土盛 土 で あ り、 そ れ 以 上 の 直 高 を もつ よ うな 補 強 土 盛 土 に 関 して は 確 認 され て い な い。そ の た め 、直 高3m以 上 の 場 合 の補 強 領 域 の 一 体 化 に つ い て は 、 現 在 数 値 解 析 に よ り検 討 を行 っ て い る。 図-4 実 大規 模 破 壊 実 験 に用 い た補 強盛 土 図-5 土 嚢 全 撤 去 後 図-6 天端 ク ラ ッ ク発 生 状 況

(7) 外 的 安 定 の検 討 外 的 安 定 の検 討 で は 、 ジ オ グ リッ ドの補 強 領 域 を 仮 想 的 な擁 壁(以 下 、 仮 想 擁 壁)と 仮 定 す る。 背 面 よ り作 用 す る 土圧 に 対 して 、 通 常 の擁 壁 と同 様 の挙 動 を示 す も の と仮 定 して 、 以 下 の検 討 を行 い 、 補 強 土 護岸 の 安 定 性 を検 証 す る。 (1) 滑 動 の 検 討 仮 想 擁 壁 に 作 用 す る外 力 の水 平成 分 の合 力 に対 し て 、仮 想 擁 壁 の 底 面 にお け る摩 擦 抵 抗 力 が 、所定 の 安 全 率 を含 ん で釣 り合 うこ とを確 認 す る。 (2) 転 倒 の検 討 補 強 領 域 に作 用 す る領 域 に対 して 、 通 常 の もた れ 式擁 壁 と同 様 、 合 力 の 作 用位 置 の 偏 心 距 離 が 、 許 容 範 囲 内 に位 置 す る こ とを確 認 す る。 (3) 支 持 力 の 検 討 補 強 土護 岸 は 、 柔 な 構 造 特 性 を有 しな が ら、一 体 的 な盛 土 と して の 挙 動 を期 待 で き るた め、 基 礎 の変 形 に伴 う補 強領 域 の 変 形 が 、 必 ず し も不 安 定 要 因 と は な らな い。 しか し、 基 礎 地 盤 の支 持 力 不 足 は 、長 期 的 な 変 形 を伴 い 、 構 造 物 に 期 待 され る機 能 に 障 害 を もた らす 場 合 も予 想 され るた め、 通 常 の もたれ 式 擁 壁 と同様 、 基 礎 地 盤 の支 持 力 の 検 討 を行 う もの と す る。 以 上(1)∼(3)の外 的 安 定 の検 討 に よ り、 所 要 の安 全 率 が 得 られ な い 場 合 に は、 ジ オ グ リッ ドの 敷 設 長 の 変 更 、 基 礎 地 盤 の 地 盤 改 良 な ど、周 囲 の 環 境 状 況 を 考 慮 しなが ら、有 効 か つ 適 切 な対 策 を講 じて い く も の とす る。 外 的 安 定 の 検 討 で は 、図-7に 示 す よ うな荷 重 条 件 に従 い 、そ の安 定 性 を検 証 す る。 図-7に 示 した よ う に 、本 マ ニ ュ アル で は 、仮 想 的 な 擁 壁 に働 く浮 力D の影 響 を考 慮 して い る。 ま た 、根入れ 部 に関 して、 仮 想 擁 壁 前 面 に 作 用 す る受 働 土 圧Ppを 考 慮 して い る。 仮 想 擁 壁 に作 用 す る水 圧 に関 して は 、 河川 水 位 と地 山水位 が 同 じで あ る こ とか ら、仮 想 擁 壁 前 面 と 背 面 に 作 用 す る水 圧 は等 し くな り、 互 い に 打 ち 消 し 合 うた め に 、 こ こ で は外 力 と して 考 慮 して い な い。 図-7 仮 想 的 な 用壁 に 作 用 す る外 力 W:仮 想 擁 壁 の 自重(kN/m) D:仮 想 擁 壁 に 作 用 す る浮 力(kN/m) L:仮 想 擁 壁 の 幅(m) H:補 強 土 護 岸 の 高 さ(根 入 れ 部 含 む)(m) h:河 川 水 位 、 背 面 地 山 水 位(根 入 れ 部 含 む)(m) HB:根 入 れ 深 さ(m) Pa :背 面 地 山 に よ る 主 働 土 圧(kN/m) Pp:前 面 根 入 れ 部 に よ る 受 働 土 圧(kN/m) w:上 載 荷 重(kN/m2) a) 滑 動 に 対 す る 安 定 計 算 滑 動 抵 抗 力 は 、 主 と し て 仮 想 擁 壁 の 底 面 と基 礎 地 盤 の 間 に 生 じ るせ ん 断 抵 抗 力 を 考 え る 。 滑 動 に 対 す る 安 定 検 討 は 、 次 式 に よ る 安 全 率 を 算 出 し、 設 定 し た 安 全 率 と の 比 較 に よ り行 う。 安 全 率 の 算 出 に は 次 式 を 用 い る 。 FS= 滑 動 に対 す る抵 抗 力 滑 動力 (ΣV)μ+cL ΣH >1.5 (1) ΣV:仮 想 擁 壁 底 面 に作 用 す る全 鉛 直荷 重(kN/m) ΣH:仮 想 擁 壁 底 面 に 作用 す る全 水 平 荷 重(kN/m) μ:仮 想 擁 壁 底 面 と基 礎 地盤 との摩 擦 係 数(kN/m) c:仮 想 擁 壁 の底 面 と基 礎 地 盤 内 の 粘 着 力(kN/m) b) 転 倒 に 対 す る安 定 計 算 こ こ で は 、 仮 想 擁 壁 の つ ま 先 周 りの モ ー メ ン トの 釣 合 い か ら 、 図-8中 の 荷 重 合 力Rの 作 用 位 置 を 算 出 し、 転 倒 に 対 す る 検 討 を 行 う。 仮 想 擁 壁 の つ ま 先 か ら 合 力 の 作 用 点 ま で の 距 離dは 、 次 式 に よ り 与 え ら れ る 。

ｄ=

ΣMr-ΣMo

ΣV

(2)

ΣMr:っ ま 先 ま わ り の 抵 抗 モ ー メ ン ト(kN・m/m) ΣMo:っ ま 先 ま わ り の 転 倒 モ ー メ ン ト(kN・m/m) ま た 、 合 力 の 作 用 点 の 底 面 中 央 か ら の 偏 心 距 離eは 、 次 式 に よ り与 え られ る。 e= L 2 -d ₍₃₎ 転 倒 に 対 す る 安 定 条 件 と して 、 合 力 の 作 用 点 は 、 底 面 中 央 の 底 面 幅 の1/3の 範 囲 内 に な け れ ば な ら な い 。 す な わ ち 、 偏 心 距 離eは 、 次 式 を 満 足 し な け れ ば な ら な い 。 L e≦-6 (4) 図-8 荷 重 合 力 の 作 用位 置

d:つ ま 先 か ら合 力 の作 用 点 ま で の 距 離d(m) e:合 力 の作 用 点 の底 面 中 央 か らの 偏 心距 離e(m) c) 基 礎 地 盤 の 支 持 力 に 対す る安 定 計 算 基 礎 地盤 の 支 持 力 に対 す る 安 定 は 、図-9に 示 した 基 礎 の 地 盤 反 力 度q1が 地 盤 の 許 容 支 持 力 度 以 下 で あ る か ど うか に よ り判 定 す る。地 盤 反 力 度q1は 、次 式 に よ り与 え られ る。 ｑ= ΣV L 1+ 6e L (5) ま た 、偏 心 距 離eが 負 に な る場 合 に は 、仮 想 擁 壁 の 自重 が 基 礎 地 盤 上 に 等 分布 に 作 用 す る もの と して 、 次 式 で 求 め られ る。 ｑ1=

ΣV

L (7) 基 礎 地 盤 の 支 持 力 に 対 す る安 定検 討 で は 、上 記 のq1 が 次式 を満 足 しな け れ ば な らな い。 ｑ1≦qα｣= qu FS (8) qa:地 盤 の 許 容 支 持 力 度(kN/m2) qa:地 盤 の 極 限 支 持 力 度(kN/m2) ＦS:地 盤 の 支 持 力 度 に 対 す る安 全 率(FS≧3.0) ΣV:仮 想 擁 壁 の底 面 に お け る全 鉛 直 荷 重(kN/m) 図-9 基礎 地 盤 の支 持 力 q1,q2:地 盤 反 力 度(kN/m2) (8) 全 体 安 定 の 検 討 こ こ で は 、 背 面 地 山 お よ び 基 礎 地 盤 を 含 む 全 体 と して の 安 定 に つ い て 、 す べ り に 対 す る 検 討 を 行 い 、 必 要 に 応 じ て 対 策 工 を 検 討 す る 。 す べ り に 関 す る検 討 は 、 す べ り形 状 を 円 弧 で 想 定 し、 安 定 性 の 検 討 を 行 う。 検 討 手 法 と し て は 、 す べ り土 塊 の 土 質 条 件 が 複 雑 な 場 合 で も安 定 計 算 が 可 能 で あ る 修 正 フ ェ レ ニ ウ ス 法 を 用 い る 。 修 正 フ ェ レニ ウ ス 法 で は 、 す べ り 土 塊 を い く つ か の ス ラ イ ス に 分 割 す る。 そ の ス ラ イ ス 側 面 に 働 く 力 が 釣 り合 っ て い る と 仮 定 して 、ス ラ イ ス 重 量 を 有 効 重 量 に 置 き 換 え 、 全 ス ラ イ ス の 滑 動 モ ー メ ン トと 抵 抗 モ ー メ ン トか ら 安 全 率 を 満 足 して い る か を 検 討 す る。 本 マ ニ ュ ア ル で は 、 補 強 領 域 は 一 体 化 し て お り 、 補 強 領 域 内 部 で の 破 壊 は 生 じ な い と して い る た め 、 補 強 領 域 を 横 切 る よ うな す べ り線 は 考 慮 しな い 。 ま た 、 水 圧 の 影 響 を 考 慮 す る た め に 、図-10の よ うに 、補 強 土 盛 土 前 面 の 水 面 ま で 円 弧 を 延 長 し て 安 定 計 算 を 行 う。 こ の と き 、水 中 を 通 過 す る す べ り面CDで は 抵 抗 力 が 働 か な い た め 、図-10に 示 し た よ うに 土 中 の す べ り 面 の 一 端 で あ るCを 通 る 仮 想 面CEを 考 え 、 こ の 面 に 水 深hに 相 当 す る 水 圧 が 作 用 す る と考 え て よ い 。 背 面 地 山 ・ 基 礎 地 盤 中 を 通 る す べ り面 で 、水 面 以 下 の 部 分 に は 、 図-10に 示 し た よ う に 間 隙 水 圧 が 生 じ る と し て 計 算 を 行 う。 基 礎 地 盤 を 含 む す べ りに 対 す る 安 全 率 の 算 定 に は 次 式 を 用 い る。 FS= ΣMR

ΣMf

≧1 .2

(9)

ΣMr:す べ りに 対 す る 抵 抗 モ ー メ ン ト(kN・m/m) ΣMf:す べ る 方 向 に 働 く モ ー メ ン ト(kN・m/m) 図-10 す べ り面 に 作 用 す る 水 圧 R:す べ り 円 孤 の 半 径(m) h:河 川 水位(m) P:仮 想 面CEに 作 用 す る水 圧 の合 力(kN/m) (9) 構 造 細 目の 検 討 基 本 条 件 、設 計 条 件 、設 計 荷 重 の 諸 条 件 を 照 査 し 、 根 固 め 工 、 天 端 工 の 設 置 の 検 討 を 行 う。 a) 根 固 め 工 の 設 置 本 設 計 マ ニ ュ ア ル で は 、 設 定 され た 最 深 河 床 高 が 根 入 れ 深 さ よ り深 く な る 場 合 に は 、図-11に 示 す よ う に 、 根 固 め 工 を 設 置 す る も の とす る 。 図-11 根 固 め 工

b) 天 端 工 の 設置 実 河 川 にお け る試 験 堤 防 を用 い た 実 験(通 水 実 験1 号2))で は 、 洪 水 時 に越 水 が 生 じ、 天 端 部 が 浸 食 を 受 けた 。そ の た め、 「ジオ グ リ ッ ド補 強 土 護 岸 工 法 」 を低 水 護 岸 と して使 用 す る場 合 に は 、 必 要 に応 じて 天 端 工 を設 置す る もの とす る。 な お 、 本 マ ニ ュ アル にお け る 天 端 工 と して は 、 で き る限 り施 工 後 の植 生 が期 待 で き る工 法 を採 用 す る もの とす る。 3.ま とめ 本 論 文 で は 、 本 研 究 グル ー プ で 作 成 した ジ オ グ リ ッ ドを用 い た 補 強 土 河川 護 岸 工 法 の設 計 ・施 工 マ ニ ュア ル の うち 、設 計 マ ニ ュア ル につ い て 述 べ た 。 以 下 に本 設 計 マ ニ ュ アル の 特 徴 を示 す 。 ● 設 計 の流 れ は 、一 般 的 な補 強 土 工 法 の設 計 法 に 準 ず る形 式 と した 。 ● 根 入 れ 部 の盛 土 材 料 を砕 石(礫)と す る こ とに よ り、透 水 性 を 確保 し、 地 山内 部 の残 留 水 圧 の 影 響 は 考 慮 しな い もの と した 。 よっ て 、 河 川 水 位 と地 山水 位 は 常 に 等 しい と して 計 算 を行 う。 ● 内 部 安 定 の検 討 に 関 して は 、本 マ ニ ュア ル で 想 定 す る基 本 構 造 の範 囲 内 で は 、補 強 領 域 は一 体 化 して い る と して 、検 討 は行 わ な い も の と した。 た だ し、 実 験 で 一 体 化 が 証 明 され て い るの は 、 直 高3m以 下 の 補 強 土 盛 土 で あ り、 それ 以 上 の 直 高 の もの につ い て は 、現 在 検 討 中 で あ る。 ● 外 的 安 定 の 検 討 に 関 して は 、一 般 的 な設 計 と同 様 に 、 滑 動 ・転倒 ・基礎 地 盤 の支 持 力 に 関 す る 検 討 を行 うも の と した。 た だ し、仮 想 擁壁 に作 用 す る浮 力 の影 響 を 考 慮 して い る。 また 、本 設 計 マ ニ ュ アル で は 、仮 想 擁 壁 前 面 部 に作 用 す る 根 入 れ 部 の 主働 土圧 を考 慮 す る もの と した 。 ● 全 体 安 定 の検 討 に 関 して は、修 正 フ ェ レニ ウス 法 を用 い て 、 円弧 す べ りの 検 討 を行 い 、基 礎 地 盤 を含 む 全 体 系 の 安 定 性 の 検 討 を行 う もの と した。 す べ り面 に 作 用 す る水 圧 を考 慮 した 。 な お 、補 強 領 域 は一 体 化 して い る と考 え、補 強領 域 を通 る よ うなす べ り面 は 考 慮 しな い。 本 設 計 マ ニ ュ ア ル は 、 現 段 階 で は 不完 全 な 部 分 を 含 ん で お り、検 討 の 余 地 が 残 され て い る。 特 に 内 的 安 定 の省 略 に つ い て は、 あ る一 部 の 条件 下 にお け る 実 験 結 果 に よ り裏 付 け られ る もの で あ る。 この 問 題 に 関 して は 、 現 在 、 数 値 解 析 に よ る検 証 を行 っ てお り、解 析 結 果 をふ ま え て 、最 終 的 な 結 論 を下 す 。

参考文献

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2) Yashima K. Sawada, Y. Sato, Y. Fujita, H. Maeda, N. Matsumoto and A. Hazama, Is Kyusyu (2001), Trial

construction of the reinforced river dike and its

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THE DESIGNING METHOD OF A NATURAL SYMBIOSIS REINFORCED RIVER DIKE

S. MORIGUCHI, A. YASHIMA, K. SAWADA, H. MAEDA, N. MATSUMOTO, A. HAZAMA, T. YUMIRA and K. KUBOTA

In recent years, there has been a development of new construction methods to conform the river environmental conservation. In this study, a new method called reinforced river dike is proposed as a new application of soil reinforcement technique. By using this method, it is possible to reduce the construction period and cost and to use vegetation on the slope. A real-scale field construction and field monitoring, a full-scale destruction experiment and a model experiment have been conducted to establish design and construction methods for the proposed reinforced river dike. A manual with respect to design and construction was made based on these experiment results. In this paper, the design manual is reported.