JP2022111491A - Composite structure body and method to suppress stone existing on ground from rolling - Google Patents
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Abstract
Description
特許法第30条第2項適用申請有り 令和2年11月10日 2020年度 土科学センター財団講演会にて、「不安定転石群に対する新しい発生源対策工法」に関する研究について公開した。
本開示は、複合構造体、及び地面の上に存在する石の転動を抑制する工法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a composite structure and a construction method for suppressing rolling of stones existing on the ground.
特許文献1には、斜面上の浮石の落石、滑動を防止する落石防止工法が開示されている。この方法は、対象浮石の下方側に、浮石の全部または一部を被覆するにいたるまで擁壁を構築して浮石を支持する方法である。 Patent Literature 1 discloses a rockfall prevention construction method for preventing floating rocks from falling and sliding on a slope. In this method, a retaining wall is built below the target floating stone to cover all or part of the floating stone to support the floating stone.
しかし、特許文献1のような方法では、擁壁を構築するために大量のコンクリートと、コンクリートを打設するための枠や重機等の大掛かりな設備が用いられる。このため、より簡便に、落石を防止する技術が求められている。 However, in the method as disclosed in Patent Document 1, a large amount of concrete and large-scale equipment such as a frame and heavy machinery for pouring the concrete are used to construct the retaining wall. Therefore, there is a demand for a more simple technique for preventing falling rocks.
本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、簡便に、石の転動を抑制できる複合構造体を提供することを目的とする。また、簡便に、石の転動を抑制できる地面の上に存在する石の転動を抑制する工法を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a composite structure that can easily suppress the rolling of stones. Another object of the present invention is to provide a construction method for easily suppressing the rolling of stones present on the ground.
本開示の複合構造体は、
地面の上に存在する石と、
前記石の表面形状に沿って付着したポリウレタン発泡体と、を備える。
The composite structures of the present disclosure are
stones on the ground and
and a polyurethane foam conforming to the stone surface.
ポリウレタン発泡体は、例えば、モルタルやコンクリート等の間詰め材に比して、隙間に入り込んで空隙を埋める性能が高い。このため、石に付着したポリウレタン発泡体によって、石の転動を抑制することができる。 Polyurethane foams, for example, have a high performance of entering gaps and filling voids, compared to filling materials such as mortar and concrete. Therefore, the rolling of the stones can be suppressed by the polyurethane foam adhering to the stones.
本開示の地面の上に存在する石の転動を抑制する工法は、
前記石の表面形状に沿ってポリウレタン発泡体を付着させることで、前記石の転動を抑制する工法である。
The construction method for suppressing the rolling of stones existing on the ground of the present disclosure includes:
In this construction method, the rolling of the stone is suppressed by attaching a polyurethane foam along the surface shape of the stone.
この工法によれば、ポリウレタンフォーム原料を注入するだけで、石の表面形状に沿って付着したポリウレタン発泡体を形成することができる。このため、煩雑な工程を行うことなくポリウレタン発泡体を形成して、石の転動を抑制することができる。 According to this construction method, a polyurethane foam adhering to the surface shape of the stone can be formed simply by injecting the polyurethane foam raw material. Therefore, it is possible to form a polyurethane foam without performing complicated steps and suppress the rolling of stones.
本開示によれば、簡便に、石の転動を抑制できる複合構造体を提供することができる。また、本開示によれば、簡便に、石の転動を抑制できる地面の上に存在する石の転動を抑制する工法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to easily provide a composite structure capable of suppressing rolling of stones. In addition, according to the present disclosure, it is possible to provide a method of simply suppressing the rolling of stones existing on the ground that can suppress the rolling of stones.
ここで、本開示の望ましい例を示す。
前記ポリウレタン発泡体は、前記石の下面側に付着しているとよい。この構成によれば、石の初期の転動を抑制することができ、効果的に石の転動を抑制することができる。
A preferred example of the present disclosure will now be presented.
The polyurethane foam may be attached to the underside of the stone. According to this configuration, initial rolling of the stone can be suppressed, and rolling of the stone can be effectively suppressed.
複数の前記石が、部分的に隙間が開いた状態で集合しており、
前記ポリウレタン発泡体は、前記隙間に充填され、複数の前記石の各々に付着しているとよい。転動は、滑動とは異なり、複数の石の各部が異なる方向に向けて移動し得る。上記の構成によれば、ポリウレタン発泡体が複数の石の各々に付着して、複数の石の転動を相互に抑制することによって、複数の石の転動を抑制できる。
A plurality of the stones are gathered with a gap partially opened,
The polyurethane foam may fill the gaps and adhere to each of the plurality of stones. Rolling, unlike sliding, may move parts of the stones in different directions. According to the above configuration, the polyurethane foam adheres to each of the plurality of stones to mutually suppress the rolling of the plurality of stones, thereby suppressing the rolling of the plurality of stones.
まず、本開示の一実施形態の複合構造体10について、図1を参照して説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
First, a
図1に示すように、複合構造体10は、ポリウレタン発泡体20によって、地面G上に存在する浮石及び転石などの石11の転動を抑制したものである。地面Gは、斜面に限定されないが、斜面である場合に本開示の技術がより有効である。
As shown in FIG. 1, the
複合構造体10は、地面Gの上に存在する石11と、石11の表面形状に沿って付着したポリウレタン発泡体20と、を備えている。石11は、任意の立体形状であり、少なくとも一部に凸部を有している。また、石11の表面は、凹凸を有している。一見滑らかな表面を有するように見える石であっても、例えば、ポリウレタンフォーム原料が進入し得る程度の小さな凹部を有している。ポリウレタン発泡体20において石11に付着した面は、このような石11の表面形状に倣った形をなしている。本開示において、「付着」とは、石11とポリウレタン発泡体20が互いの凹凸構造を嵌合させることによる機械的な接合を主に意味する。このため、石11には、ポリウレタン発泡体20との化学的及び物理的な接合を妨げるような土、砂、コケ等の汚れがついていてもよい。
The
石11は、部分的に隙間13が開いた状態で複数集合している。複数の石11は、例えば、互いに積み重なって集合している。隙間13は、複数の石11の間に網目状に形成されていてもよく、また、2つに割れた石11の間に割れ目状に形成されていてもよい。なお、本実施形態では、複数の石11を備えた複合構造体10、及び複数の石11の転動を抑制する工法の例を説明するが、複合構造体10、及び石11の転動を抑制する工法は、1つの石に適用されてもよい。
A plurality of
ポリウレタン発泡体20は、石11の下面12側に付着している。ポリウレタン発泡体20は、下段の石11と地面Gとの間の隙間13を埋めている。ポリウレタン発泡体20は、下段の石11の周囲にも及んで、下段の石11を囲むようにして設けられている。ポリウレタン発泡体20は、擁壁等の構造物に比して強度は小さいものの、石11全体を包み込むようにして石11の転動を抑制している。
A
ポリウレタン発泡体20は、複数の積み重なった石11のうち下段の石11であり、かつ、地面Gの斜面下側に位置する石11Aに付着している。ポリウレタン発泡体20は、石11Aにおける地面Gの斜面下側の面に付着する部分21を有している。ポリウレタン発泡体20の部分21は、石11Aが地面Gを転がる際に、初期の転動を抑制するストッパーとして機能する。石11Aの転動は、他の石11にも波及して、大規模な落石の要因となり得る。このような他の石11への影響が大きい石11Aの転動を抑制することで、大規模な落石を効果的に防止できる。
The
ポリウレタン発泡体20は、隙間13に充填され、複数の石11の各々に付着している。ポリウレタン発泡体20は、複数の下段の石11が存在する範囲の略全域に亘って設けられている。換言すれば、ポリウレタン発泡体20は、隣り合う下段の石11同士の間に網目状に設けられている。
The
ポリウレタン発泡体20は、軟質ウレタンフォームと硬質ウレタンフォームのいずれであってもよいが、硬質ウレタンフォームであることが好ましい。硬質ウレタンフォームは、軟質ウレタンフォームに比べて独立気泡率が高く、より硬度が高くて復元性の低い発泡体である。硬質ウレタンフォームを用いた場合には、ポリウレタン発泡体20自体にある程度の硬度と保形性が確保され、石11の転動を好適に抑制できる。
The
ポリウレタン発泡体20は、施工現場にて、ポリオールや架橋剤、発泡剤等を主成分とする主剤(A液)とイソシアネートを主成分とする硬化剤(B液)の2液の液体原料を反応させて形成される。すなわち、ポリウレタン発泡体20は、2液性のポリウレタンフォームである。2液性のウレタンフォームの硬化時間は、1液性のポリウレタンフォームの硬化時間に比べて短く、発泡、硬化する前に原料が石11と石11の隙間13から石11の周囲に流出しにくい。2液性のウレタンフォームの硬化時間は、ポリウレタン発泡体20を設ける範囲や隙間13の容積に応じて適宜設計できる。
The
ポリウレタン発泡体20の発泡倍率は、施工現場に運び込む原料低減の観点から、好ましくは10倍以上であり、より好ましくは20倍以上であり、さらに好ましくは30倍以上である。ポリウレタン発泡体20の発泡倍率の上限値は、特に限定されないが、通常40倍以下である。
The foaming ratio of the
次に、地面Gの上に存在する石11の転動を抑制する工法について説明する。本工法は、石11の表面形状に沿ってポリウレタン発泡体20を付着させることで、石11の転動を抑制する工法である。この工法は、石に接着剤を接着させるために、石の接着面を洗浄したり、石に穴を開けてアンカーを打ち込んだりしなくてもよい。すなわち、本工法は、自然状態で存在する石11に対して直接ポリウレタン発泡体20を付着させて行うことができる。
Next, a construction method for suppressing rolling of the
具体的には、図2に示すように、石11と石11の隙間13にノズル22を差し込んで、ポリウレタンフォーム原料を注入する。複数の石11が多数積み重なっている場合や、ひとつひとつの石11が大きい場合には、隙間13の複数カ所にポリウレタンフォーム原料を注入したり、長尺のノズルを用いたりしてポリウレタンフォーム原料を隙間13の隅々まで行き渡らせればよい。
Specifically, as shown in FIG. 2, a
硬化する前のポリウレタン発泡体20は、自重によって下方に流動して、下段の石11と地面Gとの間等に進入する。この際、ポリウレタン発泡体20の硬化時間を長くすることによって、ポリウレタンフォーム原料の流動を促して、ポリウレタンフォーム原料が進入する範囲を大きくしてもよい。また、ポリウレタン発泡体20は、発泡による体積膨張に伴って、隙間13や石11の凹部の隅々まで行き渡る。そして、ポリウレタン発泡体20は、隙間13の一部または全部を埋める形で形成される。注入されたポリウレタンフォーム原料が発泡、硬化すると、隙間13において石11の表面に倣って賦形されたポリウレタン発泡体20が得られる。
The
以上説明したように、本実施形態の複合構造体10は、地面Gの上に存在する石11と、石11の表面形状に沿って付着したポリウレタン発泡体20と、を備えている。複合構造体10によれば、簡便に、石11の転動を抑制することができる。以下、本開示の作用を実証実験によって説明する。
As described above, the
コンクリートを円柱状に成形したテストピースを試験用の石11として、石11の転動に関する実験を行った。試験用の石11の大きさは、底面の直径100mm、高さ200mmとした。まず、地面Gに相当する板30を準備した。板30の上面31には凸部32を設けた。凸部32は、上面31からの高さを6mmとし、一方向に長い形状とした。凸部32の長さ方向に試験用の石11の高さ方向を合わせて、図3に示すよう、板30の上面31に2つ試験用の石11を載せた。この状態から、上面31の水平面に対する傾斜角度を徐々に大きくしていき、2つ試験用の石11のうち少なくとも一方が凸部32を乗り越えて、傾斜の下方側に転がったときの上面31の傾斜角度(以下、臨界角度と称する)を求めた。
An experiment on the rolling of the
実施例は、2つの試験用の石11の間にポリウレタンフォーム原料を注入して、ポリウレタン発泡体20を形成した。比較例は、ポリウレタン発泡体20を形成しなかった。実施例及び比較例において、それぞれの臨界角度を求めた。実施例に係る実験の様子を図4の写真に示す。実験の結果、実施例の臨界角度は53.5度であった。比較例の臨界角度は32度であった。すなわち、実施例は、比較例に比して臨界角度が大きかった。この理由は、ポリウレタン発泡体20によって試験用の石11の転動が抑制され、凸部32を乗り越えるのに必要な傾斜角度が大きくなったためであると推測される。
The examples formed
次に、実施例におけるポリウレタン発泡体20と試験用の石11との接合状態を調べた。図5は、ポリウレタン発泡体20における試験用の石11への付着面の写真である。左側の写真の付着面は右側の試験用の石11への付着面であり、右側の写真の付着面は左側の試験用の石11への付着面である。ポリウレタン発泡体20の付着面は、試験用の石11の側面に沿って断面円弧状に賦形されるとともに、凹部14に嵌る形態で賦形されていた。すなわち、ポリウレタン発泡体20は試験用の石11の表面形状に沿って付着していた。
Next, the state of bonding between the
ポリウレタン発泡体20は、例えば、モルタルやコンクリート等の間詰め材に比して、隙間に入り込んで空隙を埋める性能が高い。この実証実験より、ポリウレタン発泡体20は、発泡され発泡圧により石11の凹部14や、石11の周囲の隙間13を埋めることで、石11の転動を抑制できることが示唆された。
The
さらに、上記の複合構造体10によれば、ポリウレタン発泡体20を用いることにより、非発泡の間詰め材に比して原料の嵩及び重さが抑えられる。特に、石11の転動を抑制する箇所が、道路の整備されていない地山や、設備の搬入が難しい斜面等である場合には、原料や設備の搬入が難しいという課題がある。ポリウレタン発泡体20は簡易な設備で形成することができ、例えば、設備をトロッコや人力等で現場に搬入可能である。このため、ポリウレタン発泡体20の形成に係る原料及び設備の輸送に掛かるコスト低減に寄与できる。
Furthermore, according to the
本実施形態のポリウレタン発泡体20は、石11の下面12側に付着している。この構成によれば、石11の初期の転動を抑制することができ、効果的に石11の転動を抑制することができる。
The
本実施形態の複合構造体10は、複数の石11が、部分的に隙間13が開いた状態で集合している。ポリウレタン発泡体20は、隙間13に充填され、複数の石11の各々に付着している。転動は、滑動とは異なり、複数の石11の各部が異なる方向に向けて移動し得る。例えば、図4に示す2つの試験用の石11が転動する場合、下側の試験用の石11におけるポリウレタン発泡体20との付着面は上方に向けて移動し、上側の試験用の石11におけるポリウレタン発泡体20との付着面は下方に向けて移動する。上記の構成によれば、ポリウレタン発泡体20が複数の石11の各々に付着して、複数の石11の転動を相互に抑制することによって、複数の石11の転動を抑制できる。
In the
本実施形態における、地面Gの上に存在する石11の転動を抑制する工法は、石11の表面形状に沿ってポリウレタン発泡体20を付着させることで、石11の転動を抑制する工法である。この工法によれば、簡便に、石11の転動を抑制することができる。
In this embodiment, the method of suppressing the rolling of the
一般的に行われている根固め工法は、石を下方から支えて、石の転動を抑制するため、石を支える擁壁の位置、大きさ、及び範囲の設計に専門的な知識が必要となる。一方、本実施形態の石11の転動を抑制する工法は、ポリウレタンフォーム原料を注入することにより、石11の表面形状に沿って付着したポリウレタン発泡体20を形成することができる。これは、石11の形状や地面Gの形状が複雑でも、ポリウレタン発泡体20が石11や地面Gの形状に追従させることができるためである。つまり、ポリウレタン発泡体20の硬化速度や原料粘度、セルの状態等を変更することで、石11の凹部や石11と石11の間の隙間13の奥方までポリウレタンフォーム原料を行き渡らせることができる。このため、擁壁のような複雑な設計をしなくても、原料の成形条件を変更することにより石11へポリウレタン発泡体20を付着させ、石11の転動を抑制できる。
The commonly used foot protection method supports stones from below and prevents them from rolling, so specialized knowledge is required to design the position, size, and range of the retaining walls that support the stones. becomes. On the other hand, the method of suppressing rolling of the
<他の実施形態>
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えるべきである。
ポリウレタン発泡体は、石の下面側ではなく、上面側に付着していてもよい。さらに、ポリウレタン発泡体が石に付着する範囲は限定されない。例えば、ポリウレタン発泡体は、石における地面の斜面下側の面にのみ付着していてもよい。
ポリウレタン発泡体は、1つの石のみに付着していてもよい。
上記の実施形態では、互いに積み重なって集合した石において、下段の石にポリウレタン発泡体が付着していたが、ポリウレタン発泡体は下段以外の石に付着していてもよい。また、ポリウレタン発泡体は下段の石と、その石に積み重なった石とに付着していてもよい。
地面は水平面であってもよい。
石の転動を抑制する工法は、実施の形態で説明した工程の他に、別の任意の工程を行ってもよい。
<Other embodiments>
It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive.
The polyurethane foam may adhere to the top side of the stone instead of the bottom side. Furthermore, the extent to which the polyurethane foam adheres to the stone is not limited. For example, the polyurethane foam may adhere only to the surface of the stone that is below the ground slope.
The polyurethane foam may be attached to only one stone.
In the above embodiment, the polyurethane foam is attached to the lower stones of the stones that are stacked and aggregated, but the polyurethane foam may be attached to stones other than the lower stones. Also, the polyurethane foam may adhere to the lower stone and the stone stacked on top of it.
The ground may be a horizontal plane.
In addition to the steps described in the embodiments, the method for suppressing the rolling of stones may be any other step.
石の転動を抑制する工法は、ロープ伏工法、ワイヤロープ掛け工法、グラウンドアンカー工法等と併用されてもよい。さらに、石の転動を抑制する工法は、落石対策以外にも、庭石や石灯篭などの転動防止のために用いられてもよい。 The construction method for suppressing the rolling of stones may be used in combination with the rope laying construction method, the wire rope hanging construction method, the ground anchor construction method, and the like. Furthermore, the method of suppressing the rolling of stones may be used to prevent the rolling of garden stones, stone lanterns, and the like, in addition to countermeasures against falling rocks.
10…複合構造体
11,11A…石
12…下面
13…隙間
14…凹部
20…ポリウレタン発泡体
21…部分
22…ノズル
30…板
31…上面
32…凸部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記石の表面形状に沿って付着したポリウレタン発泡体と、を備えた複合構造体。 stones on the ground and
and a polyurethane foam conforming to the stone surface.
前記ポリウレタン発泡体は、前記隙間に充填され、複数の前記石の各々に付着している、請求項1又は請求項2に記載の複合構造体。 The plurality of stones are gathered with a gap partially opened,
3. A composite structure according to claim 1 or claim 2, wherein said polyurethane foam fills said interstices and adheres to each of said plurality of stones.
前記石の表面形状に沿ってポリウレタン発泡体を付着させることで、前記石の転動を抑制する工法。 A construction method for suppressing rolling of stones existing on the ground,
A method of suppressing rolling of the stone by attaching polyurethane foam along the surface shape of the stone.
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