論文審査の結果の要旨

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論文審査の結果の要旨

氏名：山中光一

博士の専攻分野の名称：博士（工学）

論文題名：舗装構造設計のための混合地盤材料の変形特性に関する基礎的研究審査委員：（主査）教授下邊悟

（副査）教授下川澄雄准教授峯岸邦夫東京農業大学教授竹内康

我が国におけるアスファルト舗装の設計方法は，従来，材料や施工方法について一定の条件を規定する仕様規定の考え方が用いられてきた。しかし，この考え方では，材料や施工方法を規定しているため，新材料や新工法が導入されにくく，地域特性や使用材料などの条件に応じた柔軟な設計が難しく，コストの縮減が困難である等の問題点が指摘されていた。2001年の「道路構造令」の一部改正にともない，舗装についても，環境負荷の尐ない舗装の導入と舗装構造の性能規定化を図ることとされ，国土交通省令が制定された。これら政省令を具体化したものとして，「舗装の構造に関する技術基準」が国土交通省より，道路局長通達として示され，性能規定への移行がなされた。性能規定は，仕様規定と異なり，舗装の性能指標を満足していれば，使用材料や施工方法は自由に選択することができる。近年では，循環型社会の形成が要請され，道路に用いる材料にもリサイクル材が求められていることから，これを可能とするためには，

性能規定による設計方法が不可欠となる。したがって，性能規定への移行により，今後は様々な材料が用いられることが期待される。

このような状況下で，我が国における地盤の特徴を考えた場合，我が国は軟弱地盤に代表されるように地盤条件の良くない地盤が広く分布していることから，これらの合理的な対策を考えていく必要がある。

その方法の一つとして混合地盤材料を用いた地盤改良があげられる。混合地盤材料は，母材に建設発生土が利用できることに加え，廃棄物を用いた混合地盤材料も開発されてきており，これらを舗装材料や路床土として利用できれば，道路舗装分野においても環境負荷低減への貢献が可能となる。しかし，この場合には，土に土以外の材料を混入させるため，従来の地盤材料と異なる力学特性を示す場合があることが指摘されている。これに対し，力学特性の把握に関する研究は多くの研究機関で行われてきたが，この大部分は材料特性を把握することが目的であった。そのため，混合地盤材料を用いた土構造物を施工する際に必要となる設計定数に関する研究は進んでおらず，特に路床の上に構築される舗装構造を決定する際に必要となる設計定数は，いずれの設計図書にも示されていない。

一方で，舗装の構造設計に注目すると，仕様規定から性能規定への移行にともない，従来の経験的設計方法（TA法）から理論的設計方法へ移行しつつある。TA法では，設計CBR や等値換算係数を用いて設計を行ってきたが，理論的設計方法では路床を含めた各層の弾性係数とポアソン比が必要となる。しかし，

弾性係数は様々な要因の影響を受け異なった値を示すことが知られており，用いる材料の弾性係数を正確に把握することができなければ，舗装構造は異なったものになる。舗装設計便覧によれば，弾性係数とポアソン比の測定は，実測によるものが望ましく，レジリエントモデュラス（以下，Mrと呼称）試験が望ましいとされており，混合地盤材料の特徴である配合条件の違いや混入させる混入材剛性の違いがMrへ及ぼす影響の把握をしておくことが重要となる。しかしながら，混合地盤材料を路床へ用いた際の設計定数に関する研究としては，従来気泡混合土のMrが呈示されただけにとどまっており，混入材混入率や固化材混入率がMrに及ぼす影響の把握まで言及したものはない。

そこで，論文提出者は，本研究において，混合地盤材料を路床へ用いた際の舗装の構造設計に必要な弾性係数を明らかにするため，Mr試験を実施し，混合地盤材料の配合条件の違いや混入材剛性がMrに及ぼす影響の把握を行っている。また，路床の弾性係数は，応力レベル依存性があるため，その上に構築される舗装厚によって異なった値を示すことから，平成13年度版舗装設計施工指針に示されている仮定舗装断面例と多層弾性理論を用いた舗装の構造解析により，輪荷重49kN作用時の路床弾性係数（以下Mr49と呼称）のシミュレーション計算を行い，Mr49を算出している。その結果より，簡易的にMr49を算出できるよう，配合条件に注目した推定式の提案をしている。

論文提出者により提案された配合条件に注目した簡易的なMr49の算出方法は，今後の我が国における舗

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装構造の理論的設計法の確立に大きな役割を果たすことは間違いない。

以下に，本論文の構成に従い，各章の概要と審査意見を述べる。

第１章では，本研究を行うに至った研究背景を述べるとともに，研究の目的と位置づけについて述べ，

本論文の構成を示している。

第２章では，舗装の構造設計を理解するためには，その構造設計の変遷を知ることが重要であることから，アスファルト舗装要綱（初版）から現在の舗装設計施工指針（平成18年度版）に至るまでの舗装の構造設計法について整理しており，また，現在用いられている２種類の構造設計方法について示し，各設計方法の利点と欠点を示している。性能規定への移行が決定されるにともない，設計方法も理論的設計方法に移行しつつあることから，理論的設計方法で必要となる弾性係数の算出方法や特徴について述べ，既往研究の整理を行っている。

第３章では，本研究で対象とした混合地盤材料に関する整理を行った。混合地盤材料の種類とその特徴や適用事例の整理を行い，既往の研究結果を示すことにより，混合地盤材料の問題点を指摘している。また，本研究で用いた混合地盤材料を構成する母材（関東ローム），混入材（発泡ビーズ，ガラスビーズ），固化材（普通ポルトランドセメント）の諸特性を述べるとともに，作製した混合地盤材料の物理的性質と力学的特性に及ぼす配合条件の影響について考察を行っている。物理的性質において，湿潤密度は混入材の密度と混入率の影響を受けることを明らかにし，含水比は混合地盤材料の状態を表す指標としては不適切であることを示している。力学特性については，CBR試験結果より混入材の剛性が混合地盤材料の支持力発現に影響を及ぼすこと，三軸圧縮（UU）試験結果より固化材混入率および混入材の剛性，混入率が，

混合地盤材料の強度定数に影響を及ぼすことを明示している。

第４章では，混合地盤材料を用いたMr試験を実施し，配合条件の違いがMrに及ぼす影響の把握を行っている。Mr試験は，舗装調査・試験法便覧に示されている15通りの載荷条件と0.1s載荷，0.9s休止のハーバーサイン波を用いている。その結果，混合地盤材料のMrは，剛性の高い混入材を混入させた場合は増加傾向を示し，剛性の低い混入材を混入させた場合は減尐傾向を示すことを明らかにしている。また，その傾向は，混入材混入率が増加するにつれ，混入材剛性の影響が顕著に現れることを呈示している。固化材混入率の影響に注目をして，固化材混入率が増加すると母材の強度が増加するため，Mr試験の荷重を載荷しても本研究の配合条件内では，破壊強度に対する荷重が小さいため母材が変形せず，母材が混入材を圧縮することとなり，供試体の変形が混入材の変形に依存し，その差異は現れないことを示している。また，混合地盤材料のMrと偏差応力σdの関係は，配合条件によっては通常の地盤材料と異なり，σdが増加するとMrも増加傾向を示す場合があり，これは，供試体の強度や剛性が増加することによって，破壊強度に対して小さい荷重を載荷しても供試体に与えるダメージが小さく脆性的にならないためとしている。その傾向は，変形係数E50が約10MN/m²を境に，Mrとσdの関係は増加と減尐傾向に分かれることを示している。

第５章では，路床弾性係数であるMr49の算出を行っている。また，舗装の構造解析やMr試験は複雑であるため，簡易的にMr49を評価できるよう，混合地盤材料の特徴である配合条件を考慮した推定式を提案している。Mr49は応力レベル依存性があるため，仮定舗装断面例と多層弾性理論を用いて輪荷重49kN作用時の舗装内応力を算出し，Mr回帰モデル式に代入することによりMr49を算出している。Mr49を算出する過程で，混合地盤材料を路床に用いた場合の構造解析に用いるMr回帰モデルとしては，偏差応力σdと主応力和θの影響を両方考慮できるMEPDGモデルを用いるのが適切であることを明示している。舗装の構造解析によって得られたMr49は，本研究の配合条件内では15～65MN/m²の範囲にあり，舗装計画交通量区分がN3～N7と交通量が増加するにつれ舗装厚も増加するため，路床へ作用する応力が減尐することから，Mr49

は減尐傾向を示すことを明らかにした。また，提案した推定式でMr49を簡便に評価することが可能であることを示唆している。

この混合地盤材料を路床として利用する際には，どのような利用方法が適しているか判断するため，実際の事例を参考に，CO2排出量を貨幣換算した環境コストを算出し検討を行っている。その結果，現地発生土を用いると，新材を用いる場合より半分の環境コストに抑えることが可能であると述べている。また，

現地発生土を用いた場合でも，混入材を混入させることにより，余った発生土を処分するのではなく，再利用することでさらに環境コストを抑えることが可能である等の知見を得ている。

第６章では，本研究から得られた結論を総括し，その結果，混合地盤材料のMrは配合条件によって異なる傾向を示し，提案した配合条件を考慮した推定式で路床弾性Mr49を評価できることを提示している。

このことは，本論文の提出者が自立して研究活動を行い，またはその他の高度な専門的業務に従事する

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に必要な能力およびその基礎となる豊かな学識を有していることを示すものである。

よって，本論文を博士（工学）の学位論文として合格と認める。

以上平成２６年２月１３日