JP7240667B2 - 補強された土構造物、及び土構造物補強方法 - Google Patents
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Description
(1)堤体のうちのり尻を含む表側のり面の一部に「止水性改良体」を形成することによって、表側の洗掘や裏側で生じるパイピング、堤体の浸透破壊の防止を図ることができる。
(2)堤体のうちのり尻を含む裏側のり面の一部に「透水性改良体」を形成することによって、堤体内の浸透水を排水することができ、その結果、裏側の洗掘を防止し、地震時における堤体のせん断強度の低下を防ぐことができるとともに液状化被害を回避することができる。
(3)堤体のうち表側に止水性改良体、裏側に透水性改良体を形成することによって、表側あるいは裏側の一方にのみ改良体を形成したケースや、表側と裏側の両方に止水性改良体を形成したケースよりも、地震時における堤体の沈下を低減することができる。
本願発明の実施形態の例を説明するにあたって、はじめにここで用いる用語の定義を示しておく。
図1は、河川や海岸等における堤防や防潮堤といった一般的な土構造物Dmの断面図である。一般的な土構造物Dmは、河川や海岸に沿って(図では紙面奥行方向に)相当に長い延長で構築される盛土体であり、またこの図に示すようにその断面形状は概ね台形とされることが多い。土構造物Dmは、河川や海からの浸水を遮るものであり、換言すれば河川や海がある堤外地側(図では左側)と、その反対側となる堤内地側(図では右側)を分離するものである。便宜上ここでは、堤外地側のことを「表側」ということとし、堤内地側のことを「裏側」ということとする。
上記のとおり土構造物Dmの断面形状は概ね台形とされることから、その両側面(図では左右の側面)にはのり面が形成される。左右2つののり面を区別するため、便宜上ここでは、土構造物Dmの表側に形成されるのり面のことを「表側のり面Sf」ということとし、土構造物Dmの裏側に形成されるのり面のことを「裏側のり面Sr」ということとする。同様に、表側のり面Sfの下端となるのり尻(のり先ともいう。)のことを「表側のり尻Tf」ということとし、裏側のり面Srの下端となるのり尻のことを「裏側のり尻Tr」ということとする。
次に、本願発明の補強された土構造物について、図を参照しながら詳しく説明する。なお、本願発明の土構造物補強方法は、いわば本願発明の補強された土構造物を構築する方法であり、したがってまずは本願発明の補強された土構造物について説明し、その後に本願発明の土構造物補強方法について説明することとする。また便宜上ここでは、河川堤防として機能する補強された土構造物として説明するが、本願発明の補強された土構造物は河川堤防に限らず海岸堤防や防潮堤、あるいは砂防ダムや堰堤といった機能を有する土構造物としても利用することができる。
図2は、本願発明の補強された土構造物100を示す断面図である。この図に示すように補強された土構造物100は、断面中央部に位置する本体部110と、表側に形成される止水性改良体120、裏側に形成される透水性改良体130を含んで形成される。本体部110は盛土材を主体として形成され、止水性改良体120と透水性改良体130はセメント系材料を主体として形成するとよい。また、止水性改良体120は、表側のり尻Tfを含む表側のり面Sfの一部に形成されるもので、その透水性は本体部110よりも低い(つまり止水性が高い)。一方の透水性改良体130は、裏側のり尻Trを含む裏側のり面Srの一部に形成されるもので、その透水性は本体部110よりも高い(つまり排水性が高い)。
止水性改良体120は、図3に示すように河川の水位が上昇したときに本体部110へ浸透する水を抑制する機能と、河川が高水位の状態(図3の状態)から水位が低下した状態(図2の状態)となる際の洗掘(特に表側のり尻Tf付近の洗掘)を防止する機能を有する。そのため止水性改良体120は、表側のり尻Tfを含む表側のり面Sfの一部に形成され、その透水性が本体部110よりも低く(つまり止水性が高く)なるように形成される。また、地震時における補強部材としても機能するように、つまり相当の強度(せん断強度や曲げ強度)を有するように、止水性改良体120はセメント系材料を主体として形成するとよい。
透水性改良体130は、図3に示すように河川の水位が上昇したときに本体部110へ浸透した水を外部に排水する機能と、その排水の際に生じる洗掘(特に裏側のり尻Tr付近の洗掘)を防止する機能を有する。そのため透水性改良体130は、裏側のり尻Trを含む裏側のり面Srの一部に形成され、その透水性が本体部110よりも高く(つまり排水性が高く)なるように形成される。また、地震時における補強部材としても機能するように、つまり相当の強度(せん断強度や曲げ強度)を有するように、透水性改良体130はセメント系材料を主体として形成するとよい。なお、透水性改良体130から排水された水を所定位置まで流すため、透水性改良体130の延長方向に沿って図2に示す排水溝140を設置することもできる。
図2や図3に示す補強された土構造物100は、支持層の上に堆積した軟弱層(砂や砂質土からなる透水性地盤や、液状化層など)の上に構築されていることから、この図に示す止水性改良体120と透水性改良体130は、軟弱層を貫通してさらに支持層に根入れするように形成されている。もちろん、軟弱層の強度によっては、支持層に根入れすることなく軟弱層にのみ根入れするように止水性改良体120や透水性改良体130を形成することもできるし、支持層に根入れすることなく支持層上に載置するように止水性改良体120や透水性改良体130を形成することもできる。
次に本願発明の土構造物補強方法について図6を参照しながら説明する。なお、本願発明の土構造物補強方法は、いわばここまで説明した補強された土構造物100を構築する方法であり、したがって補強された土構造物100で説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の土構造物補強方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「1.定義」の説明を含め「2.補強された土構造物」で記載したものと同様である。
以下、本願発明の効果を確認するために本願の発明者らが実施した解析結果について説明する。図7は、解析を行った5つのケースを示すモデル図であり、図8は、これらケースごとの解析結果を示す結果図である。
110 (補強された土構造物の)本体部
120 (補強された土構造物の)止水性改良体
130 (補強された土構造物の)透水性改良体
140 (補強された土構造物の)排水溝
Dm 土構造物
Sf 表側のり面
Sr 裏側のり面
Tf 表側のり尻
Tr 裏側のり尻
Gp 隙間
Claims (7)
- 支持層の上に構築され表側が湛水される土構造物において、
本体部と、該本体部よりも透水性が低い止水性改良体と、該本体部よりも透水性が高い透水性改良体と、を備え、
前記止水性改良体は、セメント系材料を主体とし、のり尻を含む表側のり面の一部に形成され、
前記透水性改良体は、セメント系材料を主体とし、のり尻を含む裏側のり面の一部に形成され、
前記透水性改良体は、支持層に根入れされた、
ことを特徴とする補強された土構造物。 - 支持層の上に堆積した軟弱層の上に構築され、
前記透水性改良体は、地上に位置する部分と、軟弱層に位置する部分、支持層に位置する部分で、それぞれせん断強度及び/又は曲げ強度が異なり、下層ほどせん断強度及び/又は曲げ強度が大きい、
ことを特徴とする請求項1記載の補強された土構造物。 - 支持層の上に堆積した軟弱層の上に構築され、
前記透水性改良体は、地上に位置する部分と、軟弱層に位置する部分で、それぞれ透水性が異なり、地上に位置する部分の透水性よりも軟弱層に位置する部分の透水性が高い、
ことを特徴とする請求項1記載の補強された土構造物。 - 前記透水性改良体が、プレキャストコンクリート製である、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の補強された土構造物。 - 支持層の上に構築され表側が湛水される既設の土構造物を補強する方法において、
前記土構造物のうちのり尻を含む表側のり面の一部に、該土構造物よりも透水性が低い止水性改良体を形成する止水性改良体形成工程と、
前記土構造物のうちのり尻を含む裏側のり面の一部に、該土構造物よりも透水性が高い透水性改良体を形成する透水性改良体形成工程と、を備え
前記透水性改良体形成工程では、支持層に根入れするように前記透水性改良体を形成する、
ことを特徴とする土構造物補強方法。 - 前記土構造物は、支持層の上に堆積した軟弱層の上に構築され、
前記透水性改良体のうち、地上に位置する部分と、軟弱層に位置する部分、支持層に位置する部分で、それぞれ異なるせん断強度及び/又は曲げ強度となるように、かつ下層ほどせん断強度及び/又は曲げ強度が大きくなるように設計する工程を、さらに備え、
前記透水性改良体形成工程では、下層ほどせん断強度及び/又は曲げ強度が大きい前記透水性改良体を形成する、
ことを特徴とする請求項5記載の補強された土構造物補強方法。 - 前記土構造物は、支持層の上に堆積した軟弱層の上に構築され、
前記透水性改良体のうち、地上に位置する部分と、軟弱層に位置する部分で、それぞれ異なる透水性となるように、かつ地上に位置する部分の透水性よりも軟弱層に位置する部分の透水性が高くなるように設計する工程を、さらに備え、
前記透水性改良体形成工程では、地上に位置する部分の透水性よりも軟弱層に位置する部分の透水性が高い前記透水性改良体を形成する、
ことを特徴とする請求項5記載の補強された土構造物補強方法。
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