JP5053901B2 - Method for preparing specimen for ground improvement method test - Google Patents
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Description
本発明は、地盤改良試験法試験の供試体の作製方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a specimen for a ground improvement test method test.
従来、地盤改良工法の一つとしてセメントスラリーを用いた深層混合処理工法が行われている。この深層混合処理工法を実施するに当たっては、工事後の改良土が所定の強度となるようにセメント量を決定する必要がある。セメント量を決定するにあたって工事対象である地層から採取された土壌を、セメントと混合して供試体を作製して、強度実験をすることが行われている。供試体作りは、試験室内において、同一サイズの複数の成形用型枠に現場の土壌とセメントとを混合比を変えて混合攪拌して成形用型枠内に混入し、養生して行う。その実験結果から、強度とセメントの混合比率とを関係を求め、さらに所要強度から必要とするセメント混合比率を求めることができる。
ところが砂質系地盤について上記の方法で供試体を作製してセメント量を決定すると、同一量のセメントを添加したときであっても、室内で土壌及びセメントを混合して得た改良土壌（以下室内改良土という）の強度ｑｕｌと、現場で土壌及びセメントを混合して得た改良土壌（以下現場改良土という）のｑｕｆとでは後者が著しく大であることが判った。ｑｕｆ／ｑｕｌが２〜５に達する例も報告されている（非特許文献１）。
このような現象が生ずる理由としては、室内改良土が現場改良土の性状を十分に反映していないことが考えられる。砂質土は粒子同士がくっついていないか、ゆるくくっついている状態なので、原位置の状態のままで取り出すことが困難なのである。これに対する具体的な原因及び対処方法は次の通りである。
第１は、改良土に対する圧力の相違である。地表から一定深さにある現場改良土にあっては、硬化する前の土壌とセメントスラリーとが混合した状態で土かぶり圧によって圧密され、周囲に排水される。ところが室内では土圧が作用しないためにほぼ無負荷状態で硬化が進行する。従って室内改良土の強度は小さくなる。
そこで、土と安定剤とを混合した安定処理土を成形用型枠に入れて供試体を作製し、この供試体を適当に圧力を加えながら養生する方法が提案されている（特許文献１）。
第２は、ブリージング現象の影響である。水セメント比が３０％以上であるセメントスラリーでは、水とセメント粒子とが分離するブリージングを生ずる。セメントスラリーによる深層混合処理工法では水セメント比が６０〜１００％のセメントスラリーを利用するのでブリージングを免れない。しかし現地改良土が硬化する過程では改良対象領域から分離した水は、本願図２に点線で示す如く周囲の地層へ排水される。従って改良対象領域内でセメントの含有量が不均一になるようなことは起こりにくい。他方、室内改良土が硬化する過程では、排水機構がなく、水は成形用型枠内に溜まった状態となるため、セメントの品質が不均一となり、強度が低下する。室内改良土の強度が現場改良土の強度より低いと、試験で算出されるセメントの配合割合が本来必要な値より大きくなり、セメントが無駄に消費されてしまうので不経済である。
そこで、供試体の作製において、成形用型枠内で土壌とセメントスラリーの混合物に上載荷重を加圧すること、この加圧前及び加圧中に混合物から浮き水（ブリージング水）を取り除くこととを組み合わせた方法が提案されている（特許文献２）。
However, when the specimen was prepared for the sandy ground by the above method and the amount of cement was determined, even when the same amount of cement was added, improved soil obtained by mixing soil and cement indoors (hereinafter referred to as the following) It was found that the latter was remarkably large between the strength q ul of indoor improved soil) and the q uf of improved soil obtained by mixing soil and cement in the field (hereinafter referred to as on-site improved soil). An example in which q uf / q ul reaches 2 to 5 has also been reported (Non-patent Document 1).
The reason why such a phenomenon occurs is that the indoor improved soil does not sufficiently reflect the properties of the on-site improved soil. Sandy soil is not attached to each other or loosely attached to it, so it is difficult to remove it in its original state. Specific causes and countermeasures for this are as follows.
The first is the difference in pressure on the improved soil. In the field improvement soil at a certain depth from the ground surface, the soil before hardening and the cement slurry are mixed and consolidated by soil cover pressure and drained to the surroundings. However, since the earth pressure does not act indoors, the curing proceeds in a substantially unloaded state. Accordingly, the strength of the indoor improved soil is reduced.
Therefore, a method has been proposed in which a stabilized soil in which soil and a stabilizer are mixed is put in a molding mold to prepare a specimen, and the specimen is cured while appropriately applying pressure (Patent Document 1). .
The second is the influence of the breathing phenomenon. In a cement slurry having a water-cement ratio of 30% or more, breathing occurs in which water and cement particles are separated. In the deep mixing treatment method using cement slurry, since a cement slurry having a water cement ratio of 60 to 100% is used, breathing cannot be avoided. However, the water separated from the improvement target area is drained to the surrounding formation as shown by the dotted line in FIG. Therefore, it is unlikely that the cement content becomes non-uniform in the area to be improved. On the other hand, in the process of curing the indoor improved soil, there is no drainage mechanism, and water remains in the molding form, so that the cement quality becomes uneven and the strength is lowered. If the strength of the indoor improved soil is lower than the strength of the on-site improved soil, the blending ratio of the cement calculated in the test becomes larger than the originally required value, and the cement is wasted, which is uneconomical.
Therefore, in the preparation of the specimen, pressurizing the load on the mixture of soil and cement slurry in the molding mold, and removing floating water (breathing water) from the mixture before and during the pressurization. A combined method has been proposed (Patent Document 2).
特許文献１の方法は、加圧して現場の状態に近づけるようにしたという点で評価できるが、ブリージングの問題についての配慮を欠いている。
これに対して特許文献２の方法は、加圧と浮き水の除去とを含んでいるので、現場の改良土の性状をよりリアルに再現できるものとして期待される。
しかしながら、現場改良土が硬化するときの状況だけを再現しても、セメントスラリーを混合する前の現場での土壌の性状が把握できていないと、硬化後の有り様を現場の状況に近づけることができない。そうした土壌の性状として問題になるのは、含水比又は湿潤密度である。一般に地層中の土壌を採取するときには単に採取箇所から土壌を掘り出すのであるが、地中の所定深さと、実験室とでは、同じ土壌であっても置かれている環境が異なるので、性状にも相違を生じる。
例えば多重回転式サンプラーなどで土壌を採取したときには（特許文献３参照）、応力の解放や水分の損失などが問題となる。
これに対して、精度よくサンプリングを行うには、凍結サンプリングで現場の土壌を採取し、含水比又は湿潤密度を得ることも考えられるが（特許文献４参照）、採取コストが高くなり、現実的ではない。
本発明は、土壌の採取箇所（以下「原位置」という）での試料土の性状を適切に推定し、この性状に基づいて現場改良土の性質を室内で再現することを可能とする、地盤改良工法試験の供試体の作製方法を提案することを目的とする。
Although the method of Patent Document 1 can be evaluated in terms of pressurization to bring it closer to the on-site state, it lacks consideration for the problem of breathing.
On the other hand, since the method of
However, even if only the situation when the on-site improved soil hardens is reproduced, if the property of the soil at the site before mixing the cement slurry is not grasped, the condition after hardening can be brought close to the situation at the site. Can not. The problem with such soil properties is the water content or wet density. In general, when collecting soil in the formation, the soil is simply excavated from the collection point, but the environment in which it is placed differs even if it is the same soil at the predetermined depth in the ground and the laboratory. Make a difference.
For example, when soil is collected with a multi-rotation sampler or the like (see Patent Document 3), stress release, moisture loss, and the like become problems.
On the other hand, in order to perform sampling with high accuracy, it is conceivable to collect soil in the field by freezing sampling to obtain a water content ratio or a wet density (see Patent Document 4), but the sampling cost increases, which is realistic. is not.
The present invention appropriately estimates the properties of the sample soil at the soil sampling location (hereinafter referred to as “in-situ”), and enables the reproduction of the properties of the on-site improved soil indoors based on this property. It aims at proposing the preparation method of the specimen of an improved construction method test.
第１の手段は、地盤改良工法試験の供試体の作製方法であり、
目的地盤の原位置から試料土を採取し、試験室内で原位置での試料土の性状を推定する予備段階と、
試験室内で、推定した原位置での性状に土壌を近づけるために密度と成分とを調整して、試料土に、セメントなどの土壌改良用材料を加えて改良土とし、この改良土から所定強度の供試体が得られるように各材料の配合を設定する、供試体の設計段階と、
設定された分量の各材料を混合して改良土とし、さらにこの改良土を成形用型枠内で養生する、供試体の成形段階と、
養生期間後に成形用型枠内から供試体を取り出す、供試体の脱型段階とからなり、
予備段階では試料土の性状を含水比又は湿潤密度として、試験室内での試料土の性状を原位置での性状に近づけるように試料土に外力を加え、その後に生じた浮き水を除去して、浮き水除去後の試料土の含水比又は湿潤密度を原位置での試料土の含水比又は湿潤密度とすることを特徴としている。
The first means is a method for producing a specimen for the ground improvement method test,
A preliminary stage to collect the sample soil from the original position of the target ground and estimate the properties of the sample soil in the test room,
In the test room, the density and composition are adjusted to bring the soil closer to the estimated in-situ properties, and the soil is improved by adding soil improvement materials such as cement to the sample soil. The design stage of the specimen, in which the composition of each material is set so that the specimen can be obtained,
Mixing each material of the set amount to make improved soil, and further curing the improved soil in a molding mold,
After the curing period, the specimen is taken out from the molding mold, and the specimen is demolded.
In the preliminary stage, the sample soil properties are set to the water content ratio or wet density, external force is applied to the sample soil so that the properties of the sample soil in the laboratory are close to those in the original position, and then the floating water generated is removed. The water content ratio or wet density of the sample soil after removal of floating water is the water content ratio or wet density of the sample soil at the original position.
本手段では、予備段階として原位置での土壌の性状（含水比又は湿潤密度）を推定し、その性状を室内改良土に反映することを提案している。この点に関して、従来では、採取してきた土壌の実験室内の性状を原位置での性状とみなすか、あるいは何らかの既存の工事例のデータを頼りに現場の土壌に当て嵌めて推定を行う程度のことしか考えられていなかった。しかし前者の方法では、現場の原位置と実験室内とでは圧力など諸々の環境が異なるため、明らかに適当ではない。後者の方法でも、仮に近似した地理的条件の既知のデータを利用するとしてもどの程度現場の土壌の性状を再現できているか判らないし、そもそも近似したデータが入手できるとは限らない。そこで本発明では、採取土壌を用いて実験的に原位置の性状を推定することにしている。
現場の地層から採取した試料土は圧力の解放により少なくとも密度が低下している。従って土壌の性状を推定するために、試料土にその密度を向上させる形態で外力を作用させることが合理的である。具体的には、後述の如く上載荷重をかけて圧密することが最もよいが、打撃力を加えてもよい。
In this measure, as a preliminary stage, it is proposed to estimate the properties (moisture content ratio or wet density) of the soil in the in-situ and reflect the properties in the indoor improved soil. In this regard, conventionally, the property of the collected soil in the laboratory is regarded as in-situ property, or it is estimated by applying the data of some existing construction examples and applying it to the soil at the site. It was only considered. However, the former method is obviously not suitable because various environments such as pressure are different between the original position in the field and the laboratory. Even if the latter method is used, it is not known how much the soil properties at the site can be reproduced even if known data of approximate geographical conditions are used, and the approximate data is not always available. Therefore, in the present invention, the in-situ properties are estimated experimentally using the collected soil.
The sample soil collected from the site formation is at least reduced in density due to the release of pressure. Therefore, in order to estimate the properties of the soil, it is reasonable to apply an external force to the sample soil in a form that improves its density. Specifically, as described later, it is best to compact by applying an overload, but an impact force may be applied.
供試体の設計段階では、供試体の材料（土粒子成分、セメント成分、水分、及び必要により混和剤）の配合を設定する。このとき現場での土壌とセメントスラリーとの混合物の現場での性状を再現するために、現場改良土の成分と現場改良土が置かれている環境の再現を行うことが考えられる。環境の再現のために加圧による圧密、打撃または振動、静置という３つの方法が提案されているが、これらについては後述する。試料土とセメントスラリーとの混合物を圧密するなどして、浮き水を捨てることで、原位置での改良土から周囲地盤への排水現象が再現される。こうすることで供試体の材料の配合が決定される。成形段階の混合は、ソイルミキサーなどの混合装置内で行えばよい。 In the design stage of the specimen, the composition of the specimen materials (soil particle component, cement component, moisture, and if necessary, an admixture) is set. At this time, in order to reproduce the on-site properties of the mixture of soil and cement slurry on site, it is conceivable to reproduce the components of the on-site improved soil and the environment where the on-site improved soil is placed. In order to reproduce the environment, three methods of compaction by pressurization, striking or vibration, and stationary are proposed, which will be described later. By draining floating water, for example by compacting the mixture of sample soil and cement slurry, the drainage phenomenon from the improved soil to the surrounding ground is reproduced. By doing so, the composition of the material of the specimen is determined. The mixing in the forming step may be performed in a mixing apparatus such as a soil mixer.
「土壌改良用材料」とは、セメント、セメントスラリー、混和剤などをいう。
第２の手段は、第１の手段を有し、かつ
予備段階では、上記外力として、試料土に原位置での土かぶり圧に相当する荷重をかけることで試料土を圧密させている。
“Soil improving material” refers to cement, cement slurry, admixture and the like.
The second means includes the first means, and in the preliminary stage, the sample soil is consolidated by applying a load corresponding to the soil covering pressure at the original position as the external force.
本手段では、現場の土壌の性状を推定するために外力を加える方法の態様の一つとして土かぶり圧を加えることを提案している。土かぶり圧の有無は、土層の原位置と実験室との環境の相違のうち一番大きなものであるので、これを補正することで推定の精度を高めることができる。
第３の手段は、第１の手段を有し、かつ
予備段階では、上記外力として、試料土に打撃力又は振動力を加えることで試料土を締め固めることを特徴としている。
In this means, it is proposed to apply soil cover pressure as one of the methods of applying external force in order to estimate the property of the soil in the field. The presence / absence of soil cover pressure is the largest of the environmental differences between the original position of the soil layer and the laboratory, and therefore the accuracy of estimation can be improved by correcting this.
The third means includes the first means, and in the preliminary stage, the sample soil is compacted by applying a striking force or a vibration force to the sample soil as the external force.
本手段では、現場の土壌の性状を推定するために外力を加える方法の態様の一つとして、試料土に打撃又は振動を加えることを提案している。土かぶり圧を加重する方法に替わる簡易な方法である。
第４の手段は、第１の手段を有し、かつ
予備段階では、上記外力を加える代わりに、試料土を一定時間静置させ、試料土自体の重量によりその密度が増大するようにしたことを特徴としている。
本手段では、現場の土壌の性状を推定するために外力を加える方法よりもさらに簡便な方法として試料土を静置することを提案している。
第５の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、かつ
供試体の設計段階では、次の（１）、（２）、（３）のうちのいずれかの手段によって原位置での性状に近い改良土を再現することを特徴としている。
（１）改良土に原位置での土かぶり圧に相当する荷重をかけること
（３）改良土に打撃又は振動を加えて締め固めること
（２）改良土を一定時間静置させ、改良土自体の重量により圧密させること
本手段では、供試体の設計段階で改良土の状態を再現する方法として、上の（１）〜（３）を提案している。表１に示すように予備段階で圧密をした後に、（１）〜（３）の処置を施したところ、室内改良土の強度ｑｕｌと現場改良土の強度ｑｕｆとの割合（１００×ｑｕｌ／ｑｕｆ）は、従来の方法では４７であるところ、（１）では１１３、（２）では７０、（３）では７４とそれぞれ著しい改善が見られた。最も誤差が小さいのは（１）であるが、室内改良土の強度ｑｕｌが現場改良土の強度ｑｕｆより低く、かつ最もｑｕｆに近いのは（３）である。従って強度の余裕を考慮すると（３）も有用である。
In this means, as one aspect of the method of applying an external force in order to estimate the property of the soil in the field, it is proposed to apply impact or vibration to the sample soil. This is a simple method that replaces the method of applying the earth cover pressure.
The fourth means has the first means, and in the preliminary stage, instead of applying the external force, the sample soil is allowed to stand for a certain period of time so that its density increases due to the weight of the sample soil itself. It is characterized by.
This means proposes that the sample soil is allowed to stand as a simpler method than the method of applying an external force in order to estimate the properties of the soil at the site.
The fifth means includes the first means or the second means, and at the design stage of the specimen, the fifth means is in situ by any of the following means (1), (2), (3): It is characterized by recreating improved soil that is close to the properties of the soil.
(1) Applying a load corresponding to the soil cover pressure in the original position to the improved soil (3) Bending or compacting the improved soil with impact or vibration (2) Leaving the improved soil for a certain period of time, the improved soil itself This means proposes the above (1) to (3) as methods for reproducing the state of the improved soil at the design stage of the specimen. After the consolidation in the preliminary stage as shown in Table 1, when the treatments (1) to (3) were performed, the ratio between the strength q ul of the indoor improved soil and the strength q uf of the field improved soil (100 × q ul / q uf ) was 47 in the conventional method, but markedly improved by 113 in (1), 70 in (2), and 74 in (3). The smallest error is (1), but the strength q ul of the indoor improved soil is lower than the strength q uf of the field improved soil and is closest to q uf (3). Therefore, considering the strength margin, (3) is also useful.
第６の手段は、第１の手段を有し、かつ
供試体の成形段階において、増粘剤を添加することで、所定の配分量の水分の全部を供試体に取り込むようにしたことを特徴としている。
The sixth means includes the first means, and in the molding stage of the specimen, a thickener is added so that all of the predetermined amount of moisture is taken into the specimen. It is said.
供試体の成形段階では、成形型枠内に試料土とセメントスラリーとの混合物を充填して気泡を除去するが、このときにブリージングを生じさせないことが重要である。ブリージングを生ずると水分の流出により材料の配分が変化し、現場改良土の性状を十分再現できないからである。しかしながら、本段階では次の理由でブリージングを生じ得る。第１に、室内改良土の水分量を決定した方法（静的な載荷など）とは異なる充填作業（振動や打撃など）を行うことでセメント成分からの水の分離を促進する可能性がある。第２に、材料の配合設定の段階で設定する配合の水セメント比は、１００％を超えることが多く、通常のモルタルの水セメント比５０〜６０％よりも大きな値となる。したがって、通常のモルタルと同じような気泡の除去作業を行うと、ブリージングが生じ易い。そこで本手段では、ブリージングを抑制するために増粘剤を添加することを提案している。尚、本明細書において、「増粘剤」とは、ブリージングを生じさせないように、増粘性、流動性、減水性およびそれ等を組み合わせた機能を有する混和剤をいうものとする。増粘剤を添加するにあたっては、その成分を変えた複数種類の増粘剤を、先の段階で決定した配合の材料に添加して浮き水が生じないものを選択することができる。 In the molding stage of the specimen, the foam is removed by filling the molding mold with a mixture of sample soil and cement slurry, but it is important that no breathing occurs at this time. This is because when breathing occurs, the distribution of materials changes due to the outflow of moisture, and the properties of the on-site improved soil cannot be reproduced sufficiently. However, breathing can occur at this stage for the following reasons. First, there is a possibility of promoting the separation of water from the cement component by performing a filling operation (vibration, hammering, etc.) different from the method (static loading, etc.) that determined the moisture content of the indoor improved soil. . Secondly, the water cement ratio of the blend set at the stage of material blend setting often exceeds 100%, and is a value larger than the 50-60% water cement ratio of normal mortar. Therefore, breathing is likely to occur when air bubbles are removed in the same manner as normal mortar. Therefore, this means proposes adding a thickener to suppress breathing. In the present specification, the “thickening agent” refers to an admixture having functions of thickening, fluidity, water reduction and a combination thereof so as not to cause breathing. In adding the thickener, a plurality of types of thickeners whose components are changed can be added to the material having the composition determined in the previous step, so that no floating water is generated.
なお、増粘剤を添加するときには、脱気処理を行うことが必須ではないが、望ましい。何故ならば、土壌とセメントスラリーとの混合物中の水の粘性が大きくなると、セメントの混合の際に気泡を生じやすくなる。そして気泡が残ると改良土の強度が低下するからである。脱気処理は比較的大きな気泡（エントラップエア）を除去するために有効である。脱気処理を行うときには、混合物を密閉容器内に入れ、この容器内を負圧化した状態で混合物をかき混ぜればよい。これらについてはさらに後述する。 In addition, when adding a thickener, although it is not essential to perform a deaeration process, it is desirable. This is because if the viscosity of water in the mixture of soil and cement slurry increases, bubbles are likely to be generated during cement mixing. This is because the strength of the improved soil decreases when bubbles remain. The deaeration process is effective for removing relatively large bubbles (entrap air). When performing the deaeration process, the mixture may be put in a sealed container and the mixture may be stirred while the inside of the container is under a negative pressure. These will be further described later.
第１の手段に係る発明によれば、外力を加えるから単に静置する場合に比べて供試体の密度が高まり、原位置での性状に近い供試体が得られる。
第２の手段に係る発明によれば、試料土に原位置での土かぶり圧に相当する荷重をかけるから、精度よく原位置での試料土の性状を推定することができる。
第３の手段に係る発明によれば、試料土に打撃又は振動を加えるだけであるから、簡単な実験装置で原位置での試料土の性状を推定することができる。
第４の手段に係る発明によれば、試料土を静置するだけなので、試料土に外力を加える方法よりも簡易に原位置での試料土の性状を推定することができる。
第５の手段に係る発明によれば、供試体の設計段階において（１）〜（３）の態様のうち、
（１）改良土に原位置での土かぶり圧に相当する荷重をかけることとしたときには、現場の改良土に遜色ない強度の供試体が得られ、
（２）改良土を一定時間静置させ、改良土自体の重量により圧密させることとしたときには、簡単な手順で供試体が得られ、
（３）改良土に打撃又は振動を加えて締め固めることとしたときには、(１)に比べて若干強度が劣るものの、安全設計上の余裕度を含めると信頼性の高い供試体が得られる。
第６の手段に係る発明によれば、増粘剤を用いたからブリージングを抑制して設計通りの供試体を製作できる。
According to the first aspect of the invention, since the external force is applied, the density of the specimen is increased as compared with the case where the specimen is simply left standing, and a specimen close to the original property can be obtained.
According to the second aspect of the invention, since the load corresponding to the soil cover pressure at the original position is applied to the sample soil, the property of the sample soil at the original position can be estimated with high accuracy.
According to the third aspect of the invention, since the sample soil is merely hit or vibrated, the property of the sample soil at the original position can be estimated with a simple experimental device.
According to the fourth aspect of the invention, since the sample soil is left still, the property of the sample soil at the original position can be estimated more easily than the method of applying an external force to the sample soil.
According to the invention relating to the fifth means, among the aspects of (1) to (3) in the design stage of the specimen,
(1) When a load corresponding to the soil covering pressure in the original position is applied to the improved soil, a specimen having a strength comparable to that of the improved soil at the site is obtained.
(2) When the improved soil is allowed to stand for a certain period of time and is consolidated by the weight of the improved soil itself, the specimen is obtained in a simple procedure,
(3) When the improved soil is struck or vibrated and compacted, the strength is slightly inferior to that of (1), but a test specimen with high reliability can be obtained by including a margin in safety design.
According to the sixth aspect of the invention, since a thickener is used, it is possible to manufacture a specimen as designed while suppressing breathing.
図１から図１２は、本発明の第１の実施形態に係る地盤改良工法試験の供試体の作製方法の説明図である。 FIG. 1 to FIG. 12 are explanatory diagrams of a method for producing a specimen for ground improvement method testing according to the first embodiment of the present invention.
図１は、本発明の供試体を作製し、この供試体を用いて現場改良土を再現するまでの手順を示している。具体的な数値を用いた説明は後述の実施例で行うものとし、ここでは手順の概略のみを説明する。これら手順のうち最後の強度試験・配合条件の決定の行程は、本発明の供試体作製方法の構成要件ではないが、供試体の作製→強度試験→セメント（添加）量の決定は通常一連の作業として実施されるために説明の都合上まとめて解説する。なお、同図中、一点鎖線で囲われた手順は、本実施形態に固有の手順である。
（Ａ）試料土の採取
まず現場地盤の、地表から深さｈのところにある場所（原位置）Ａから（図２参照）、所要数の供試体を作製するのに必要な量の砂質土を、試料土Ｓのサンプルとして、サンプラーなどで採取する。地盤は、乾土（土粒子）と間隙水とからなる。
（Ｂ）採取試料土の原位置での性状の推定
上記試料土は原位置と環境が異なる試験室に移動することで含水比などが変化し、特に水分の一部を喪失している。試料土の元の性状を再現するためには、失われた水分を補填する必要がある。ここでは試料土Ｓを乾土とみなして、供試体一個分、例えば３００ｇ程度の試料土Ｓと、当該量の試料土が失った間隙水と同量以上の補填水Ｗとを容器２内に入れる（図３参照）。現場の土壌が細粒分（７５μｍ以下）の少ない砂の場合、その含水比は２０〜３０％程度なので、これより高い含水比となるように加える水の量を調整する。そしてこれらを混ぜた後静置する。そして図４に示すように、これを、原位置の深度ｈでの土かぶり圧に相当する荷重を加えることで、再圧密する。圧密後、図５のように土壌の上に浮き水が生ずるので、この浮き水を除去した試料から含水比または湿潤密度を得る。より詳細な手順は実施例の欄で述べることにする。このように土かぶり圧をかけて圧密させるこの方法をＢ１と呼ぶ。これに替わる手順を後述する。
FIG. 1 shows a procedure for producing a specimen of the present invention and reproducing the field improved soil using this specimen. The description using specific numerical values is assumed to be given in the embodiments described later, and only the outline of the procedure will be described here. The process of determining the final strength test and blending conditions among these procedures is not a constituent requirement of the specimen preparation method of the present invention, but the preparation of the specimen → strength test → determining the amount of cement (addition) is usually a series of steps. Because it is implemented as a work, it is explained together for convenience of explanation. In the figure, the procedure surrounded by the alternate long and short dash line is a procedure unique to this embodiment.
(A) Sampling of sample soil First, from the place (original position) A at the depth h from the ground surface (see Fig. 2), the amount of sand necessary to produce the required number of specimens The soil is collected as a sample of sample soil S with a sampler or the like. The ground consists of dry soil (soil particles) and pore water.
(B) Estimation of the properties of the sample soil in situ
When the sample soil moves to a test room where the environment is different from the original position, the moisture content changes, and in particular, a part of the water is lost. In order to reproduce the original properties of the sample soil, it is necessary to compensate for the lost water. Here, the sample soil S is regarded as dry soil, and the sample soil S, for example, about 300 g, is filled in the
ここで土かぶり圧をかけるための実験装置について、図４を用いて簡単に説明する。この装置は、上面開口で有底直筒形の容器２と、この容器の開口面に対応する形状を有した多孔シート４と、この多孔シートの上に載荷するための載荷板６とで構成されている。載荷板には多数の通水孔８が縦設されている。後述の実験例では孔径１ｍｍのものを使用している。
（Ｃ）試験条件（混合条件）の設定
試験条件として、セメントの種類、セメント添加量、水セメント比などを設定する。これらの項目は、従来法と同じである。さらに本発明を実施するためには、土かぶり圧相当の鉛直圧力が必要である。
（Ｄ）材料の配合の設定
原地盤の物理性状（含水比、或いは湿潤密度）を推定した上で、図６の如く容器２内に適量の試料土Ｓと、この試料土が喪失した間隙水と同量の補填水Ｗと、所望量の水セメント比の所定量のセメントスラリーＣとを入れる。なお、図６では説明の都合上からセメントスラリーＣと補填用の水Ｗとを分けているが、実際の実施態様では両者を一緒にして加えればよい。そしてこれらを容器内で混合し、静置する。この室内改良土を図７の如く土被り圧に応じた荷重Ｐで圧密した後、浮き水を除去し、改良土の質量から砂分、セメント分、水分を設定する。実験に用いる水は脱気水であることが望ましい。このように土かぶり圧をかけて圧密させるこの方法をＤ１と呼ぶ。なお、これに替わる手順を後述する。
（Ｅ）各材料の計量
上記（Ｄ）行程で設定した配合で所定量の各材料を計量する。
（Ｆ）混合・撹拌
（Ｅ）で計量し、再現された現場の土壌（試料土＋補填水）と、セメントスラリー又はセメント粉体とを混合比を変えて図８のソイルミキサー１０内に入れ、攪拌羽根１２などでかき回して混合する。この混合物をソイルミキサー内からスプーン１６などで取り出し、適数の成形用型枠１６内に流し込む。なお、この段階では増粘剤を添加することが望ましいが、このことについては、後の実施形態でまとめて説明する。
（Ｇ）養生・脱型
十分な強度を得られるだけのあいだ養生を行う。しかるのち、成形された供試体を成形用型枠から取り出す。ここまでが供試体の作製方法である。
（Ｈ）強度試験・配合条件の設定
上記の手順で土壌とセメントとの比率の異なる複数の供試体を作製し、これらの供試体について強度試験を行う。通常は一軸圧縮試験を行えばよい。そうして縦軸に破壊強度を、横軸に土壌・セメントの比率をとったグラフを作製する。このグラフを用いて、所要の強度を実現するためのセメント量を決定すればよい。なお、希望の強度の供試体を決定した後に、現場でセメントスラリーに加えるべき水分の量は、図６において加えた水分の総量のうち現場の土壌の再現のために加えた補填水ｗの量を除いた量である。現場では補填水に相当する間隙水がもともと存在しているからである。
Here, an experimental apparatus for applying earth cover pressure will be briefly described with reference to FIG. This apparatus is composed of a bottomed
(C) Setting test conditions (mixing conditions) As the test conditions, the type of cement, the amount of cement added, the water cement ratio, etc. are set. These items are the same as in the conventional method. Furthermore, in order to carry out the present invention, a vertical pressure corresponding to the earth covering pressure is required.
(D) Setting of material composition After estimating the physical properties (water content ratio or wet density) of the original ground, an appropriate amount of sample soil S in the
(E) Weighing each material A predetermined amount of each material is weighed with the composition set in the above step (D).
(F) Mixing / Agitation Weighed in (E) and recreated on-site soil (sample soil + supplementary water) and cement slurry or cement powder into the
(G) Curing / demolding Curing is performed as long as sufficient strength is obtained. Thereafter, the molded specimen is taken out from the molding frame. This is the preparation method of the specimen.
(H) Strength test / setting of blending conditions A plurality of specimens having different ratios of soil and cement are prepared according to the above procedure, and a strength test is performed on these specimens. Usually, a uniaxial compression test may be performed. Then, a graph is prepared with the fracture strength on the vertical axis and the soil / cement ratio on the horizontal axis. What is necessary is just to determine the cement amount for implement | achieving required intensity | strength using this graph. In addition, after determining the specimen of desired strength, the amount of water to be added to the cement slurry at the site is the amount of supplementary water w added to reproduce the soil at the site out of the total amount of moisture added in FIG. The amount excluding. This is because pore water corresponding to supplementary water originally exists at the site.
上記の手順が本発明において最も推奨される方法である。現場土の性状を推定して、材料を配合することで現場改良土の再現性が高まる。 The above procedure is the most recommended method in the present invention. The reproducibility of the improved soil is increased by estimating the properties of the soil and mixing the materials.
次に本発明の他の実施形態として、Ｂ、Ｄの行程での代替手順を説明する。まずＢ１の代替手順として次のものを説明する。 Next, as another embodiment of the present invention, an alternative procedure in the steps B and D will be described. First, as an alternative procedure of B 1 illustrating the following.
Ｂ２．容器に、サンプラーで採取した試料土（砂質土）の所定量と所定量の水（飽和以上の水量を入れ、これらを撹拌した後静置し、その後浮き水を除去する。この浮き水を除去した試料土の含水比、湿潤密度を原位置の含水比、湿潤密度とする。なお、用いる水は脱気水を用いることが望ましい。 B 2 . Put a predetermined amount of sample soil (sandy soil) collected with a sampler and a predetermined amount of water (saturated or higher amount of water) into a container, stir them, let them stand, and then remove the floating water. The water content ratio and wet density of the removed sample soil are set to the original water content ratio and wet density, and it is preferable to use deaerated water.
Ｂ３．容器にサンプラーで採取した試料土（砂質土）の所定量と所定量の水（飽和以上の水量）を入れ、振動や衝撃を加えながら砂粒子の沈降（締め固め）による密度増加をはかった上で静置し、その後浮き水を除去する。この浮き水を除去した試料土の含水比、湿潤密度を原位置の含水比、湿潤密度とする。Ｄに比較して締め固めにより含水比は減少し、密度は増大する。なお、用いる水は脱気水を用いることが望ましい。
Ｂ１法は簡便であると同時に原位置の土かぶり圧も考慮した方法であることから最も推奨される方法である。Ｂ１法に代わる便法として、提案法によるＢ２、Ｂ３法を用いても良い。Ｂ２法は最も簡便な方法であるが、土かぶり圧を無視している。但し、設計上は安全側であることから採用することも可能）。Ｂ３法は、土かぶり圧の影響を振動による密度増に置き換えたものである。図１１はＢ１〜Ｂ３の方法による測定例である。この例では、図に示すように、各方法による含水比は、大きい順にＢ２＞Ｂ１＞Ｂ３である。なお、Ｂ３法は、振動・打撃などを加えすぎると締め固め過ぎとなって密度を過大に評価する危険性があり、また振動・打撃などが足りないと締め固め不足となって密度を過小に評価する危険性がある。従って複数の供試体に対して同程度の振動・打撃操作を加えるものとする。
B 3 . A predetermined amount of sample soil (sandy soil) collected with a sampler and a predetermined amount of water (saturated amount of water) were placed in a container, and the density was increased by sedimentation (consolidation) of sand particles while applying vibration and impact. Allow to stand on top, then remove floating water. The moisture content and wet density of the sample soil from which the floating water has been removed are taken as the original moisture content and wet density. Compared to D, the moisture content decreases and the density increases by compaction. In addition, it is desirable to use deaerated water.
B 1 method is the most preferred method because it is overburden pressure at the same time the original position and is convenient also considering methods. The B 2 and B 3 methods according to the proposed method may be used as a convenient method instead of the B 1 method. B 2 method is the most convenient way, ignoring the overburden pressure. However, it can be adopted because it is safe on the design). B 3 method, is obtained by replacing the effects of overburden pressure density increase due to the vibration. Figure 11 is a measurement example according to the method of B 1 ~B 3. In this example, as shown in FIG., The water content ratio by each method is B 2> B 1> B 3 in descending order. In addition, B 3 method, there is a risk to overestimate the density is and such too added vibration and blow the compaction too, also, such as vibration and blow is too small a density is not and insufficient compaction enough There is a risk to evaluate. Therefore, the same level of vibration and striking operation is applied to a plurality of specimens.
次にＤ行程（材料の配合の設定）のＤ１の代替手順として次のものを挙げる。 Then mention the following: As an alternative procedure of D 1 of the D stroke (setting compounding materials).
Ｄ２．原地盤の物理性状（含水比、湿潤密度）を推定した上で、容器に所定量の試料土、所定の水セメント比の所定量のセメントスラリー、場合によって所定量の混和剤（材）を入れ、これらを混合し、静置する。２〜６時間後、浮き水を除去した後の改良土の質量から砂分、セメント分、水分がわかる。用いる水は脱気水を用いることが望ましい。 D 2 . After estimating the physical properties (water content ratio, wet density) of the ground, put a predetermined amount of sample soil, a predetermined amount of cement slurry with a predetermined water cement ratio, and optionally a predetermined amount of admixture (material). Mix these and let stand. After 2 to 6 hours, the sand content, cement content, and water content are known from the mass of the improved soil after the floating water is removed. It is desirable to use degassed water.
Ｄ３．原地盤の物理性状（含水比、湿潤密度）を推定した上で、容器に所定量の試料土、所定の水セメント比の所定量のセメントスラリー、場合によって所定量の混和剤（材）を入れ、これらを混合した後、容器を軽く振動または衝撃を加えること（締め固め）により密度増加をはかった上で静置する。２〜６時間後、浮き水を除去した後の改良土の質量から砂分、セメント分、水分がわかる。用いる水は脱気水を用いることが望ましい。 D 3 . After estimating the physical properties (water content ratio, wet density) of the ground, put a predetermined amount of sample soil, a predetermined amount of cement slurry with a predetermined water cement ratio, and optionally a predetermined amount of admixture (material). After mixing these, the container is allowed to stand after increasing the density by applying light vibration or impact (consolidation). After 2 to 6 hours, the sand content, cement content, and water content are known from the mass of the improved soil after the floating water is removed. It is desirable to use degassed water.
これらＤ２、Ｄ３は前述のＤ１に替わる簡便な方法である。Ｄ２法は原位置の土かぶり圧を再現していないが、この方法による室内改良土の強度は土かぶり圧を考慮した方法による室内改良土の強度よりも低くなるので、セメントを増量することになり、設計上安全側であることで採用することも可能である。Ｄ３法は土かぶり圧の影響を振動などによる密度増に置き換えたものである。図１２はＤ１〜Ｄ３の方法による測定例である。これらＤ１からＤ３の各方法の効果について対比実験を行ったので、その結果を以下に示す。
［実験例１］従来法と本法による室内強度と現場強度の比較実験
従来法と本法とで作製した室内改良土供試体と、ボーリングコアによる現場改良土供試体の強度比較実験を行った。配合条件における、セメント添加量、W/Cは同一である。強度は材齢28日における一軸圧縮強度試験にて求めた。現場改良土の強度を100とした強度比較の結果を表１に示す。結果をみると、本法による室内改良土の強度は、従来法による室内改良土の強度よりも現場改良土の強度に近い値となっており、本法にて室内配合試験を行うことで、現地改良土の強度を的確に予測できるといえる。
These D 2 and D 3 are simple methods replacing D 1 described above. D 2 method is not reproduce the overburden pressure in situ, the intensity of the indoor improved soil by this method is lower than the intensity of the indoor improved soil according to the method in consideration of the overburden pressure, increasing the amount of cement Therefore, it can be adopted because it is safe on the design side. D 3 method is obtained by replacing the effects of overburden pressure density increase due to the vibration. FIG. 12 is an example of measurement by the methods D 1 to D 3 . Since these D 1 were compared experimentally the effect of the method of D 3, and the results are shown in below.
[Experimental example 1] Comparison experiment of indoor strength and field strength by conventional method and this method A strength comparison experiment was conducted between the indoor modified soil sample prepared by the conventional method and this method and the field improved soil sample by the boring core. . Cement addition amount and W / C are the same in the blending conditions. The strength was determined by a uniaxial compressive strength test at 28 days of age. Table 1 shows the results of strength comparison with the strength of the on-site improved soil as 100. Looking at the results, the strength of the indoor improved soil by this method is closer to the strength of the field improved soil than the strength of the indoor improved soil by the conventional method, and by conducting an indoor blending test by this method, It can be said that the strength of the locally improved soil can be accurately predicted.
［行程Ｂの実施例］（飽和砂の簡易圧密試験）
前述の容器２として、直径８８ｍｍ，高さ１１０ｍｍのアクリル容器を用意し、さらにこの容器に入れる試料土と補填する水とを用意する。
[Example of step B] (Simple sand compaction test)
An acrylic container having a diameter of 88 mm and a height of 110 mm is prepared as the
ここで、用いた試料土の湿潤質量をｍｔ（ｇ）、乾土の質量をｍｓ（ｇ）、用いる土中の水の質量をｍｗ（ｇ）とする。水は普通は不飽和状態である。これらの量は次の関係にある。
［数式１］ｍｓ＋ｍｗ＝ｍｔ
また用いた試料土の含水比をｗ（％）、設定した含水比ｗ１（％）とする。用いた土の含水比が不飽和レベルであるので、ここでは飽和以上と思われる含水比を設定する。設定した含水比により原位置での土壌の性状（含水比、湿潤密度）の推定値が違ってくることは殆どない。また用いる試料土に追加する水の質量をΔｍｗ（ｇ）とする。これらの数値の関係は次の通りである。
［数式２］(ｍｗ／ｍｓ)＝(ｗ／１００)
［数式３］(ｍｗ＋Δｍｗ)／ｍｓ=(ｗ１／１００)
ここで容器の容量から見て乾土の質量を適当に設定する。この質量は適切に計量、圧密ができる範囲であれば幾らでもよい。ここではｍｓ＝３００ｇとする。
Here, let the wet mass of the used sample soil be m t (g), the mass of dry soil be m s (g), and the mass of water in the soil to be used be m w (g). Water is usually unsaturated. These quantities have the following relationship:
[Formula 1] m s + m w = m t
Moreover, let the water content ratio of the used sample soil be w (%), and set the water content ratio w 1 (%). Since the moisture content of the soil used is at an unsaturated level, the moisture content that seems to be above saturation is set here. Estimated values of soil properties (water content ratio, wet density) in situ are hardly different depending on the set water content ratio. Moreover, let the mass of the water added to the sample soil to be used be (DELTA) mw (g). The relationship between these numbers is as follows.
[Formula 2] (m w / m s ) = (w / 100)
[Equation 3] (m w + Δm w ) / ms = (w 1/100)
Here, the mass of the dry soil is set appropriately in view of the capacity of the container. This mass may be any number as long as it can be appropriately weighed and consolidated. Here, m s = 300 g.
試料土の含水比ｗが２０％だったとする。すると試料土の水の質量がｍｗ＝３００ｇ×０．２＝６０（ｇ）となり、また用意する土の質量がｍｔ＝３００＋６０＝３６０（ｇ）となる。ここで含水比の設定値をｗ１＝５０％とすると、補填すべき水の質量がΔｍｗ＝０．５×３００−６０＝９０（ｇ）となる。つまり、含水比２０％の用いる土ｍｔ＝３６０ｇと補填すべき水９０ｇを用意することになる。 It is assumed that the moisture content w of the sample soil is 20%. Then, the mass of water in the sample soil is m w = 300 g × 0.2 = 60 (g), and the mass of the prepared soil is m t = 300 + 60 = 360 (g). Here, if the set value of the water content ratio is w 1 = 50%, the mass of water to be compensated is Δm w = 0.5 × 300−60 = 90 (g). In other words, soil m t = 360 g to be used with a water content ratio of 20% and 90 g of water to be supplemented are prepared.
次に、原位置の土の状態を再現するための荷重について考察する。 Next, consider the load to reproduce the original soil condition.
今、地表面下、ｚ（ｍ）を想定する。簡単のため、地下水位は地表面とする。地表面からｚ（ｍ）までの土の湿潤密度をρt（ton/ｍ3）とする。この地表面下ｚ（ｍ）の土に作用する応力σｚ（ton/ｍ2）は、σ（ton/ｍ2）＝ρｔ（ton/ｍ3）×ｚ(m)となる。ところが、実際の土粒子に作用しているのは、この深度の水圧を引いた値が作用している。全応力から水圧を差し引いた応力を地盤工学では有効応力σｚ’という。
［数式４］ σｚ’＝（ρｔ−1.0）×ｚ(m)
例えば、今、ρｔ＝１．８（ton/ｍ3）、ｚ＝１０ｍを想定すると、σｚ’＝（１．８−１．０）×１０(m)＝８（ton/ｍ2）＝０．８（ｋｇ/ｃｍ2）となる。
Now, assume z (m) below the ground surface. For simplicity, the groundwater level is the ground surface. Let the wet density of the soil from the ground surface to z (m) be ρt (ton / m 3 ). The stress σz (ton / m 2 ) acting on the soil z (m) below the ground surface is σ (ton / m 2 ) = ρt (ton / m 3 ) × z (m). However, the value that subtracts the water pressure at this depth is acting on the actual soil particles. The stress obtained by subtracting the water pressure from the total stress is called effective stress σz ′ in geotechnical engineering.
[Formula 4] σz ′ = (ρt−1.0) × z (m)
For example, assuming that ρt = 1.8 (ton / m 3 ) and z = 10 m, σz ′ = (1.8−1.0) × 10 (m) = 8 (ton / m 2 ) = 0 8 (kg / cm 2 ).
さて、先ほど用意した３６０ｇの土（含水比20％）と追加の水９０ｇを圧密容器２に入れ、これをガラス棒などを用いて1分間ほど撹拌する。この実施例において、「撹拌」という用語は1種類の材料を均質に混ぜる行為をいい、２種類以上の材料を均質になるように混ぜる行為は「混合」と呼ぶ。撹拌が終ったら静置し、これに載荷する。載荷の値は用いた土の深度のσｚ’である。つまり、先の例だと、σz’＝８（ton/ｍ2）＝０．８（kg/ｃｍ2）の荷重をかける。砂の場合には、殆ど瞬時に沈下は収まる。しかしながら念のために１時間程度載荷し続ける。その後、載荷したまま容器内の浮き水を除去する。とり終えたら、荷重をゼロに戻してから、載荷板を取り除き、この状態でまだ浮き水があればこれを取り除く。この作業終了後、圧密後の土をいれたまま、その質量を測定する。この質量から容器質量および砂質量３００ｇを差し引いたものが圧密後の土中にある水の質量ｍｗとなる。この値が決まれば、前述の数式２｛(ｍｗ／ｍｓ)＝(ｗ／１００)｝より、土中の含水比ｗはｗ＝１００×（ｍｗ／３００）である。また、土の湿潤密度ρｔは次の通りに与えられる。
［数式５］ρｔ＝（質量／体積）＝｛（土粒子の質量＋水の質量）／（土粒子の体積＋水の体積）｝＝（３００＋ｍｗ）／[３００/ρｓ＋ｍｗ／ρｗ]
但し、ρｓは土粒子密度であり、ρｗは水の密度である。ρｓはあらかじめ採取試料に対して土質試験で求めておく。もっとも概略値としては２．７ｇ/ｃｍ3程度としてもよい。
今、測定値がｍｗ＝９０ｇとすると、土中の含水比ｗは上記数式２からｗ＝１００×（ｍｗ／３００）＝３０％となる。
また、ρｓ＝２．７とすると、土の湿潤密度ρｔ（土1ｍ3の重さ）は前記数式５から次の通りとなる。
［数式６］ ρｔ＝（３００＋ｍｗ）／｛３００/ρｓ+ｍｗ/ρｗ｝＝３９０／（３００／２．７＋９０／１．０）＝１．９３９（ton/ｍ3）
この土の土成分と水との割合はｍｗ／ｍｓ＝０．３であり、土１ｍ３の両者の質量の総和はｍｓ＋ｍｗ＝１．９３９である。これから土１ｍ３中の乾土の質量はｍｓ＝１．４９２（ton/ｍ3）であり、土１ｍ３中の土中水の質量はｍｗ＝０．４４７（ton/ｍ3）となる。
この土の圧密試験では、土中の水質量を測定してこれから含水比を計算し、この含水比と土粒子密度ρｓとから湿潤密度を計算している。採取土においては土粒子がばらばらになっているため、採取土から直接飽和土の湿潤密度を求めることができないし、この圧密試験では直接圧密後の飽和土の体積を測っていない。直接圧密後の飽和土の体積を測ることも可能であるが、ここでは含水比から湿潤密度を得る方法をとっている。飽和土の場合には、土粒子密度を介して湿潤密度と含水比は関係［ρｔ＝（ｍｓ＋ｍｗ）/（ｍｓ/ρｓ＋ｍｗ/ρｗ）＝（1+ｗ/100）/（1/ρｓ＋ｗ/100）］があるので、含水比、湿潤密度のどちらか一方を決めれば他方が決まることになる。
Now, 360 g of the previously prepared soil (
[Formula 5] ρ t = (mass / volume) = {(mass of soil particles + mass of water) / (volume of soil particles + volume of water)} = (300 + m w ) / [300 / ρ s + m w / ρ w ]
Where ρs is the soil particle density and ρw is the water density. ρs is obtained in advance by a soil test on the collected sample. However, the approximate value may be about 2.7 g / cm 3 .
Now, assuming that the measured value is mw = 90 g, the moisture content w in the soil is w = 100 × (m w / 300) = 30% from the
Further, when ρs = 2.7, the wet density ρt of soil (weight of 1 m 3 of soil) is as follows from Equation 5 above.
[Formula 6] ρt = (300 + m w ) / {300 / ρs + m w /ρw}=390/(300/2.7+90/1.0)=1.939 (ton / m 3 )
The ratio of the soil component to the water in this soil is m w / m s = 0.3, and the sum of the masses of both soils 1 m 3 is m s + m w = 1.939. From this, the mass of dry soil in soil 1 m 3 is m s = 1.492 (ton / m 3 ), and the mass of soil water in soil 1 m 3 is m w = 0.447 (ton / m 3 ). Become.
In the soil consolidation test, the water content in the soil is measured and the water content ratio is calculated therefrom, and the wet density is calculated from the water content ratio and the soil particle density ρs. Since soil particles are scattered in the collected soil, the wet density of the saturated soil cannot be obtained directly from the collected soil, and the volume of the saturated soil after direct consolidation is not measured in this consolidation test. Although it is possible to measure the volume of the saturated soil after direct consolidation, a method of obtaining a wet density from the water content ratio is used here. In the case of saturated soil, the wet density and water content ratio are related via the soil particle density [ρt = (ms + mw) / (ms / ρs + mw / ρw) = (1 + w / 100) / (1 / ρs + w / 100) Therefore, if one of the water content ratio and the wet density is determined, the other is determined.
これで、採取土（飽和土）の原位置での性状（含水比、湿潤密度）が推定できた。この方法による土の原位置での性状は、原位置の性状と完全には一致しないかもしれない。実際の地盤の堆積環境を必ずしもシミュレートしていないし、堆積の時間の要素が入っていないからである。しかし、実際の対象の土を用いた実験結果であること、対象が砂なので値としては両者に大きな差は生じないこと、地盤工学からは再圧密の方法のKO圧密として考えとして確立していることから、地盤工学の技術者からは現時点ではよい方法として是認されると考える。
［行程Ｄの実施例］（飽和砂とセメントスラリーとの混合物の簡易圧密試験）
ここで深層混合処理工法による施工に戻って検討する。実施例１で計算した、含水比３０％の改良対象土の体積を１（m3）とし、これにセメント１５０ｋｇ、水１２０ｋｇ（ｗ／ｃ＝80％）のセメントスラリーを添加・混合した時を想定する。このまま混ぜるとする。
Thus, the properties (water content ratio, wet density) at the original position of the collected soil (saturated soil) could be estimated. The in situ properties of the soil by this method may not completely match the in situ properties. This is because the actual sedimentary environment of the ground is not necessarily simulated, and the time factor of deposition is not included. However, it is experimental results using actual target soil, it does not occur a large difference between the two as because target sand value, the geotechnical engineering established as considered as K O consolidation re compaction method Therefore, I think that it is approved as a good method by the geotechnical engineer at present.
[Example of step D] (Simple consolidation test of a mixture of saturated sand and cement slurry)
Here, we will return to the construction by the deep mixing treatment method. When the volume of the soil to be improved with a water content ratio of 30% calculated in Example 1 is 1 (m 3 ), 150 kg of cement and 120 kg of water (w / c = 80%) cement slurry are added and mixed. Suppose. Let ’s mix it.
上記数式６から、湿潤土1ｍ3（含水比30％）の質量が１．９３９tonとなり、これにセメント０．１５ ton及び水０．１２tonを用意して混合する。
From the
仮に湿潤土の体積が１（ｍ３）ではなくVｔ（ｍ３）であるとすると、用意する材料の質量は湿潤土が１．９３９ton×（Vt／1.0）、セメントが０．１５ton／ｍ3×（Vt／1.0）、さらに水（＝セメント×ｗ／ｃ）が０．１５×０．８ton／ｍ3×（Vｔ／1.0）となる。 Assuming that the volume of wet soil is not 1 (m 3 ) but Vt (m 3 ), the mass of the prepared material is 1.939 ton × (Vt / 1.0) for wet soil and 0.15 ton / m 3 for cement. X (Vt / 1.0) and water (= cement xw / c) is 0.15 x 0.8 ton / m 3 x (Vt / 1.0).
次に供試体の設計過程に話を転ずる。最初の設定より乾土の質量をｍｓ＝３００ｇとし、含水比を３０％とすると、ｍｗ＝９０（ｇ）となる。水の密度を１ｇ／ｃｍ３とすると、湿潤土の体積はＶｔ＝３００／２．７＋９０／１．０＝２０１ｃｍ３となり、また湿潤土の質量は３９０ｇとなる。 Next, let me turn to the design process of the specimen. If the mass of dry soil is m s = 300 g and the water content ratio is 30% from the initial setting, mw = 90 (g). When the density of water is 1 g / cm 3 , the volume of the wet soil is Vt = 300 / 2.7 + 90 / 1.0 = 201 cm 3 , and the mass of the wet soil is 390 g.
またこの湿潤土に対応するセメントの質量は、０．１５ｇ／ｃｍ3（＝ton/ｍ3）×２０１ｃｍ3＝３０．１５ｇとなる。 The mass of the cement corresponding to the wet soil is 0.15 g / cm 3 (= ton / m 3) × 201 cm 3 = 30.15 g.
さらに対応する水の質量は０．１２ｇ／ｃｍ3（＝ton/ｍ3）×２０１ｃｍ3＝２４．１２ｇとなる。 Further, the corresponding water mass is 0.12 g / cm 3 (= ton / m 3 ) × 201 cm 3 = 24.12 g.
これら３つの材料を用意する。この場合、乾土を300ｇ用意する。 Prepare these three materials. In this case, prepare 300g of dry soil.
これ以外の他の方法もある。土を乾燥させてｍｓ＝１．４９２(ton /m3)、ｍｗ＝０．４４７(ton /m3)であるから、乾土：３００ｇ、水（土中の水＋セメントスラリーの水）：３００×０．３＋３０．１５×０．８＝１１４．１２ｇ、セメント：０．１５ｇ×（３００／２．７＋９０）＝３０．１５ｇとなる。この３つの材料を用意する。この場合、乾土を300ｇ用意する。
上の段階で用意した、３９０ｇの土（含水比30％）とセメント３０．１５ｇ、水２４．１２ｇまたは乾土３００ｇ、セメント３０．１５ｇ、水１１４．１２ｇを先と同じ圧密容器にいれ、この容器の中で、ガラス棒などを用いて1分間ほど混合する。混合が終ったら静置し、これに載荷する。載荷の値は用いた土の深度のσｚ’である。つまり、先の例だと、σｚ’＝8（ton/ｍ2）（＝0.8kg/cm2）の荷重をかける。載荷時間は２〜６時間とする。２時間程度で土粒子は固定される。その後、載荷したまま容器内の浮き水を除去する。一応とり終えたら、荷重をゼロに戻してから載荷板を取り除き、この状態でまだ浮き水があればこれを取り除く。浮き水の除去は土の場合に比較して、セメントによる固化のために容易である。この作業終了後、圧密後の土をいれたまま、その質量を測定する。この質量から容器質量および砂質量３００ｇ、セメント質量３０．１５ｇを差し引いたものが圧密後の改良土中にある水の質量mwとなる。この値が決まれば、砂質量：３００ｇ、セメント質量：３０．１５ｇ、水質量mwとなる。
［行程Ｆの実施例１］
本行程での供試体の作製に関しては、地盤工学会基準（ＪＧＳ０８２１−２０００）の「安定処理土の締め固めをしない供試体作製方法」を援用する。この基準は、締め固めをしないで安定処理度の供試体を作製し、養生する方法を規定する。この基準は最大粒径９．５ｍｍ程度以下の土を対象とする。試験用具としては、標準として直径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの供試体を作製し得るもの、ミキサーは土と安定材とを均一に混合し得るものを用いる。恒温容器は温度を２０±３℃に保ちえるものを用いる。さらに詳しい内容は省略する。
There are other ways. Since the soil is dried and m s = 1.492 (ton / m 3 ) and m w = 0.447 (ton / m 3 ), dry soil: 300 g, water (water in the soil + water in the cement slurry) ): 300 × 0.3 + 30.15 × 0.8 = 114.12 g, cement: 0.15 g × (300 / 2.7 + 90) = 30.15 g. Prepare these three materials. In this case, prepare 300g of dry soil.
390 g of soil (water content ratio 30%) and 30.15 g of cement, 24.12 g of water or 300 g of dry soil, 30.15 g of cement, and 114.12 g of water prepared in the above stage are placed in the same compacted container. In a container, mix for about 1 minute using a glass rod. When mixing is finished, leave it to stand and load it. The value of loading is σz ′ of the soil depth used. That is, in the previous example, a load of σz ′ = 8 (ton / m 2 ) (= 0.8 kg / cm 2 ) is applied. The loading time is 2 to 6 hours. The soil particles are fixed in about 2 hours. Thereafter, floating water in the container is removed while being loaded. When it is finished, return the load to zero and remove the loading plate. If there is still floating water in this state, remove it. Floating water removal is easier due to cement solidification compared to soil. After completion of this work, the mass is measured with the soil after consolidation. The mass mw of water in the improved soil after consolidation is obtained by subtracting the container mass, sand mass 300 g, and cement mass 30.15 g from this mass. If this value is determined, the sand mass is 300 g, the cement mass is 30.15 g, and the water mass is mw.
[Example 1 of process F]
Regarding the preparation of specimens in this process, the “Guide Preparation Method without Compaction of Stabilized Soil” of the Geotechnical Society Standard (JGS0821-2000) is used. This standard defines a method for preparing and curing specimens with a stable treatment degree without compaction. This standard targets soil with a maximum particle size of about 9.5 mm or less. As a test tool, one that can produce a specimen having a diameter of 5 cm and a height of 10 cm as a standard, and a mixer that can uniformly mix soil and a stabilizer are used. Use a thermostatic container that can keep the temperature at 20 ± 3 ° C. Further details are omitted.
図１３から図１７は、本発明の第２の実施形態の説明図である。この実施形態では、成形段階での現場の土壌とセメントスラリーなどに増粘剤を添加するものである。混合物の粘性を高めることで、混合物からブリージングにより水分が流出することを防止している。そうしなければ、前の段階で折角水分などの配分を設定したことが意味を失うからである。増粘剤は、増粘性、流動性、減水性およびそれ等を組み合わせた機能を有していることが、ブリージングを防止する上で有利である。これら増粘剤、流動化剤、減水剤として好適な物質を図１３に例示する。予め混合物のサンプルに対して、予め増粘剤に流動化剤・減水剤をさまざまな割合で混合したものを用意し、これを混合物のサンプルに添加することでブリージング抑制効果の大きい割合を決定しておくとよい。ここで混合・攪拌行程で増粘剤を添加するという条件と添加しないという条件とで作製した室内改良土供試体の均質性の確認実験を示す。
［行程Ｆの実施例２］
さらに具体的な供試体作製条件を表２に示す。なお、同表のうちビスコトップは商標である。
13 to 17 are explanatory diagrams of the second embodiment of the present invention. In this embodiment, a thickener is added to soil and cement slurry in the field at the molding stage. By increasing the viscosity of the mixture, moisture is prevented from flowing out of the mixture by breathing. Otherwise, it would be meaningless to set the distribution of corner moisture etc. in the previous stage. In order to prevent breathing, it is advantageous that the thickener has functions of thickening, fluidity, water reduction and the combination thereof. Substances suitable as these thickeners, fluidizing agents, and water reducing agents are illustrated in FIG. Prepare a mixture of a thickener and a fluidizer / water reducing agent in various proportions in advance with respect to the sample of the mixture, and add this to the sample of the mixture to determine the proportion of the effect of suppressing breathing. It is good to keep. Here, an experiment for confirming the homogeneity of the indoor modified soil specimen prepared under the condition that the thickener is added during the mixing / stirring process and the condition that the thickener is not added is shown.
[Example 2 of process F]
Further, specific specimen preparation conditions are shown in Table 2. In the table, Visco Top is a trademark.
そして増粘剤を添加して作製した供試体と添加せずに作製した供試体とを、図１４に示す如く深度方向で６等分し、その乾燥密度を測定した。結果を図１５に示す。同図に示すように、増粘剤無しの場合、深度毎にばらつきが大きく、特に上部の密度が低くなっており、これに対し、増粘剤有りの場合、深度毎のばらつきは小さい。このことから増粘剤の効果が認められた。
And the specimen produced without adding a thickener and the specimen produced without adding were divided into 6 parts in the depth direction as shown in FIG. 14, and the dry density was measured. The results are shown in FIG. As shown in the figure, when there is no thickener, the variation is large for each depth, and in particular, the density of the upper part is low. On the other hand, when the thickener is present, the variation for each depth is small. From this, the effect of the thickener was recognized.
［行程Ｆの実施例３］
次に本実施形態の好適な実施例として、気泡の除去について説明する。先の行程で設定された材料に増粘剤を添加し、これらをミキサーで混合すると、空気が混合物の内部に閉じ込められる。練り混ぜ操作によって閉じ込められる、通常１ｍｍ以上の径の気泡をエントラップドエアＥＡ１という（図１６参照）。
[Example 3 of process F]
Next, bubble removal will be described as a preferred example of this embodiment. When thickeners are added to the material set in the previous step and these are mixed with a mixer, air is trapped inside the mixture. A bubble having a diameter of usually 1 mm or more confined by the kneading operation is referred to as entrapped air EA 1 (see FIG. 16).
このエントラップドエアを少なくするために、脱気操作を行うようにしている。 In order to reduce the entrapped air, a deaeration operation is performed.
消泡剤の添加量は増粘剤量に応じて決まっていることが多い。用いる増粘剤によってはさらに消泡剤を添加することがある。これは増粘剤添加に伴い、連行される気泡を除去するためである。 The amount of antifoam added is often determined according to the amount of thickener. Depending on the thickener used, an antifoaming agent may be further added. This is to remove entrained bubbles as the thickener is added.
脱気処理を行うときには、混合時に空気を巻き込みにくいミキサーを使用する。こうしたミキサーとしてオムニミキサー２０がある。このオムニミキサーは、図１７に示すように密閉蓋２４の付いた密閉容器（函体）２２の底壁側に略半球状の回転体２６を設置し、回転体と容器の胴部下端との間をゴム製の閉塞板２７で閉塞している。密閉容器の上部に真空ポンプから延びた排気管２８を挿入している。これにより土壌及びセメントを混合しながら密閉容器内部の空気を排気する。そうすると混合物中の比較的径の大きい泡が混合物の表面に順次運ばれ、密閉容器内の負圧により泡中のエントラップドエアが混合物の外に排出される。
When performing the deaeration process, use a mixer that hardly traps air during mixing. There is an
さらに混合し終えて改良土を成型用型枠に充填する際に振動テーブル上で密閉型の真空成型用型枠を用いることもできる。 Further, when the improved soil is filled into the molding form after mixing, a sealed vacuum molding form can be used on the vibration table.
１…配合実験装置 ２…容器 ４…多孔シート ６…載荷板 ８…通水孔
１０…ソイルミキサー １２…攪拌羽根 １４…スプーン １６…成形用型枠
２０…オムニミキサー ２２…密閉容器 ２４…密閉蓋 ２６…回転体
２７…閉塞板 ２８…排気管
Ｓ…試料土 Ｗ…補填水 Ｃ…セメントスラリー
ＥＡ１…エントラップドエア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Blending
Claims (6)
試験室内で、推定した原位置での性状に土壌を近づけるために密度と成分とを調整して、試料土に、セメントなどの土壌改良用材料を加えて改良土とし、この改良土から所定強度の供試体が得られるように各材料の配合を設定する、供試体の設計段階と、
設定された分量の各材料を混合して改良土とし、さらにこの改良土を成形用型枠内で養生する、供試体の成形段階と、
養生期間後に成形用型枠内から供試体を取り出す、供試体の脱型段階とからなり、
予備段階では試料土の性状を含水比又は湿潤密度として、試験室内での試料土の性状を原位置での性状に近づけるように試料土に外力を加え、その後に生じた浮き水を除去して、浮き水除去後の試料土の含水比又は湿潤密度を原位置での試料土の含水比又は湿潤密度とすることを特徴とする、
地盤改良工法試験の供試体の作製方法。 A preliminary stage to collect the sample soil from the original position of the target ground and estimate the properties of the sample soil in the test room,
In the test room, the density and composition are adjusted to bring the soil closer to the estimated in-situ properties, and the soil is improved by adding soil improvement materials such as cement to the sample soil. The design stage of the specimen, in which the composition of each material is set so that the specimen can be obtained,
Mixing each material of the set amount to make improved soil, and further curing the improved soil in a molding mold,
After the curing period, the specimen is taken out from the molding mold, and the specimen is demolded.
In the preliminary stage, the sample soil properties are set to the water content ratio or wet density, external force is applied to the sample soil so that the properties of the sample soil in the laboratory are close to those in the original position, and then the floating water generated is removed. The water content ratio or wet density of the sample soil after removal of floating water is the water content ratio or wet density of the sample soil in situ,
Preparation method of ground improvement method test specimen.
（１）改良土に原位置での土かぶり圧に相当する荷重をかけること
（２）改良土を一定時間静置させ、改良土自体の重量により圧密させること
（３）改良土に打撃又は振動を加えて締め固めること In the design stage of the specimen, the improved soil close to the original property is reproduced by any one of the following (1), (2), and (3). A method for preparing a specimen for an indoor blending test for the sandy ground improvement method according to claim 2.
(1) Applying a load corresponding to the soil cover pressure in the original position to the improved soil (2) Allowing the improved soil to stand for a certain period of time and consolidating it with the weight of the improved soil itself (3) Striking or vibrating the improved soil Adding and compacting
The sandy ground improvement method according to claim 1, wherein in the molding stage of the specimen, a predetermined amount of moisture is all taken into the specimen by adding a thickener. For preparing a specimen for indoor blending test.
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