押え盛土構造
【課題】低コストで容積を小さくすることができる押え盛土構造を提供する。
【解決手段】山２などの傾斜面３の地すべりを防止するために傾斜面３の地すべり土塊４の末端部５に所定厚さの盛土部６を形成する押え盛土構造において、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部７を、少なくとも盛土部６の一部に形成し、セメント系盛土部は、少なくとも傾斜面３の下部に繋がる平坦部９に接触するように構成した。
【解決手段】山２などの傾斜面３の地すべりを防止するために傾斜面３の地すべり土塊４の末端部５に所定厚さの盛土部６を形成する押え盛土構造において、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部７を、少なくとも盛土部６の一部に形成し、セメント系盛土部は、少なくとも傾斜面３の下部に繋がる平坦部９に接触するように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜面の地すべりを防止するために前記傾斜面の地すべり土塊の末端部に所定厚さの盛土部を形成する押え盛土構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
山などの傾斜面の地すべりを防止するための工法としては、押え盛土工法が知られている。従来の一般的な押え盛土工法は、傾斜面の地すべり土塊の末端部（下部）に盛土部を形成することによって、地すべり滑動力に対する抵抗力を増加させるようにしている。盛土部は、地すべり土塊の末端部を押えることで、地すべり滑動力に対する抵抗力を増加させているが、盛土量が抵抗力の増加量に大きく関係してくる。そのため、地すべり土塊が大きく滑動力が大きい場合には、大量の盛土を行わなければならない。特に、滑動面が盛土部の上部近傍に位置する場合は、その上側に位置する盛土量が少なく、抵抗力の増加量が小さくなってしまう。そのため、抵抗力を増加させるためには、滑動面の位置での盛土厚を厚くする必要があり、滑動面よりも下側の盛土量は、大幅に増加してしまう。
【０００３】
その対策として、盛土を形成する土砂に短繊維を混合することで、土粒子間の結合力を増して、盛土量を減らすものがあった（例えば、特許文献１参照）。かかる構成によれば、土粒子間に配置される短繊維が適度に絡み合うことによって、盛土の強度が増して、盛土の体積を小さくすることができる。しかし、かかる構成では、盛土の土粒子間での結合力は増加してはいるものの、盛土と地盤面との摩擦力については考慮されておらず、盛土の体積を小さくする余地はまだ残されていた。また、盛土の強度についても、土粒子間の結合力を強める余地は残されている。
【０００４】
そこで、地すべり土塊の末端部での押え部分の体積をさらに小さくするために、盛土に代えてコンクリート製の擁壁を形成することが考えられる。このようにすれば、擁壁は地盤面に一体的に形成されるとともに、擁壁自体も一体的に形成されているので、滑動面より下側も含む擁壁の重量で、地すべり滑動力に抵抗することができ、擁壁（地すべり土塊の末端部での押え部分）の厚さを大幅に薄くすることができる。
【特許文献１】特開平７−２３７７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コンクリート製の擁壁を形成するには、大量の骨材が必要となる上に、施工も大変である。コンクリートの骨材は、所定の粒径に揃った土砂などを用いるため、特定の採取場から採取して搬送しなければならない。そのため、骨材の調達と搬送に多くの費用を要し、施工費用の増大を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は前記の問題を解決すべく案出されたものであって、施工費用の低減を図れるとともに、容積を小さくすることができる押え盛土構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、傾斜面の地すべりを防止するために前記傾斜面の地すべり土塊の末端部に所定厚さの盛土部を形成する押え盛土構造において、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部を、少なくとも前記盛土部の一部に形成し、前記セメント系盛土部は、少なくとも前記傾斜面の下部に繋がる平坦部に接触することを特徴とする押え盛土構造である。
【０００８】
前記構成によれば、現場発生土を利用したセメント系材料を用いて、セメント系盛土部を形成しているので、骨材の調達費用および搬送費用を大幅に低減できる。また、セメント系盛土部は、セメントによって一体型に形成することができ、滑動面の延長線部分より下側も含む盛土の重量で、地すべり滑動力に抵抗することができるので、盛土部全体の厚さを大幅に薄くすることができる。さらに、セメント系盛土部は、セメントによって、少なくとも平坦部の地盤表面と岩着するので、地すべり滑動力に対する抵抗力を増大することができ、これによっても盛土量を低減させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記セメント系盛土部と前記傾斜面との間に、前記現場発生土が積層されて構成される普通盛土部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の押え盛土構造である。
【００１０】
前記構成によれば、セメントの混合量を減らすことができるとともに、普通盛土部の重量も地すべり滑動力に対する抵抗力に有効に作用する。したがって、合理的な押え盛土構造とすることができ、必要最小限の施工費用で盛土部を形成できる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記セメント系盛土部が接触する地盤表面を、目荒らしして地山を露出させて、前記セメント系盛土部と地盤表面との粘着力を高めるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押え盛土構造である。
【００１２】
前記構成によれば、セメント系盛土部と地盤表面とが互いに噛み合い、岩着性が高まる。したがって、セメント系盛土部と地盤表面との粘着力を大幅に高めることができるので、地すべり滑動力に対する抵抗力を増大させることができ、盛土量をさらに低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、押え盛土を、低コストで構築できるとともに、その容積を小さくすることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図、図２は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【００１６】
まず、本実施の形態に係る押え盛土構造の構成について説明する。
【００１７】
図１および図２に示すように、押え盛土１は、山２などの傾斜面３の地すべりを防止するために傾斜面３の地すべり土塊４の末端部５に所定厚さで形成されている。ところで、本発明は、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部７を、盛土部６の少なくとも一部に形成し、セメント系盛土部７は、少なくとも傾斜面３の下部に繋がる平坦部９に接触するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
セメント系材料は、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土（例えば、河床砂礫や風化岩（横坑掘削ズリなど））に、水とセメントとを混合して構成されている。施工にかかる費用を低減させるために、現場発生土の分級などの調整は、基本的には行わない。以上のようなセメント系材料は、ＣＳＧ（Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ）材料と称され、１９９２年以降、台形ダムの堤体などの施工に用いられ、実績を積み重ねている。
【００１９】
本実施の形態では、盛土部６は、全体がセメント系盛土部７にて構成されており、セメント系盛土部７は、傾斜面３およびその下部に繋がる平坦部９に接触するように構成されている。平坦部９は、表面が水平となっている部分以外にも、地すべりのおそれのない緩やかな傾斜部分も含むものとする。セメント系盛土部７が接触する地盤表面１１（本実施の形態では、傾斜面３の下部および平坦部９）は、バックホウで削るなどして目荒らしされて地山が露出されて、セメント系盛土部７と地盤表面１１との粘着力を高めるように構成されている。セメント系盛土部７は、下部から順次、締め固めながら積層することで構築される。
【００２０】
セメント系材料の現場発生土と水とセメントとの配合比率は、予め採取した現場発生土と水とセメントとを複数種の配合比率で混合させて複数の強度試験体を形成して強度試験を行い、その強度試験の結果に応じて決定される。具体的には、複数の強度試験体を用いて行った強度試験より、各強度試験体の配合比率を採用した場合のセメント系材料の粘着力を求め、その粘着力が、地すべり防止のために必要なセメント系盛土部７の粘着力であるかどうかを検討する。
【００２１】
以下に、セメント系材料の強度試験について説明する。
【００２２】
本実施の形態では、施工現場で実際に採取された２種類の現場発生土（河床砂礫および風化岩（横坑掘削ズリ））について強度試験を行った。以下、河床砂礫を「母材Ａ」、風化岩を「母材Ｂ」と称する場合がある。なお、本実施の形態では、現場発生土の例として、河床砂礫と風化岩（横坑掘削ズリ）を挙げているが、これに限られるものではなく、施工現場あるいはその近傍で採取できる土砂であれば、何であってもよいのは勿論である。
【００２３】
現地で採取される母材Ａおよび母材Ｂの粒度は、一定ではなく、バラツキを有しているため、母材Ａおよび母材Ｂについて、それぞれ複数の採取箇所を選定し、それら採取箇所ごとの粒度を調査した。その上で、想定される母材Ａおよび母材Ｂの粒度の変動幅を設定し、最も荒い粒度（以下、「粗粒度」という）、平均的な粒度（以下、「平均粒度」という）、最も細かい粒度（以下、「細粒度」という）の３種類を試験粒度として設定した（図３参照）。
【００２４】
ここで、試験条件を、単位セメント量が６０，８０ｋｇ／ｍ３の２種、単位水量が６０〜１５０ｋｇ／ｍ３の範囲で１５毎の７種、粒度が粗粒度、平均粒度、細粒度の３種、に設定し、これらの条件で作成した供試体について、圧縮強度試験および引張強度試験を行った。供試体は、各試験条件ごとに６体ずつ作成した。
【００２５】
強度試験に使用する母材Ａおよび母材Ｂは、原材料を０〜５ｍｍ、５〜１０ｍｍ、１０〜２０ｍｍ、２０〜４０ｍｍ、４０〜８０ｍｍに５分級にふるい分けしたものを、設定した粗粒度、平均粒度、細粒度の３粒度に適合するように再混合したものを用いる。使用セメントは普通ポルトランドセメントであり混和剤は使用していない。母材Ａ，Ｂと水とセメントとを傾動式ミキサに全量投入後、３分間混合する。混合後のセメント系材料は、４０ｍｍのふるいでウェットスクリーニングし、各試験に用いた。
【００２６】
供試体は、直径１５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱体形状に作成したものを用いた。供試体は、混合後のセメント系材料を３層に分けて型枠に詰め、各層をボッシュタンパーで３０秒締め固め、その後、脱型を行わず、型枠ごとに供試体をラップで密封して、２０℃の恒温室にて封緘養生を行って形成した。そして、所定の材齢まで養生を行った後、キャッピング・脱型を行い、密度計測を行ってから圧縮強度試験および引張強度試験を実施した。
【００２７】
圧縮強度試験は、材齢２８日、９１日で、ＪＩＳ Ａ １１０８−１９９９「コンクリートの圧縮強度試験方法」に従い実施した。圧縮強度試験では、載荷盤に変位計を設置し、供試体全体の変位量と、載荷荷重を計測した。応力ひずみ曲線の直線区間を弾性領域とし、その弾性領域の中で応力が最大となる点を弾性領域強度とし、応力ひずみ曲線の最大値をピーク強度とした。また、弾性領域における応力ひずみ曲線の傾きから弾性係数を算出した。なお、各試験条件における試験値は、供試体６体の試験結果の平均値を出して整理している。
【００２８】
ここで、単位水量とピーク強度との関係を示したグラフを図４に示す。図４（ａ）に示すように、母材Ａ（河床砂礫）におけるピーク強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜６Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、４〜１１Ｎ／ｍｍ２である。図４（ｂ）に示すように、母材Ｂ（風化岩）におけるピーク強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜３Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、３〜６Ｎ／ｍｍ２である。
【００２９】
母材Ａ、母材Ｂともに、単位セメント量が８０ｋｇ／ｍ３のケースの方が、６０ｋｇ／ｍ３のケースに比べてピーク強度が大きい結果となった。また、母材Ａ、母材Ｂの粒度分布とピーク強度との関係は、単位水量が小さい領域では、粗粒度ほどピーク強度が大きい傾向を示し、単位水量が大きい領域では、粒度分布の影響は見られなかった。
【００３０】
次に、単位水量と弾性領域強度との関係を示したグラフを図５に示す。図５（ａ）に示すように、母材Ａ（河床砂礫）における弾性領域強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、１．５〜４Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜８Ｎ／ｍｍ２である。図５（ｂ）に示すように、母材Ｂ（風化岩）における弾性領域強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、１〜２Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜４Ｎ／ｍｍ２である。
【００３１】
母材Ａ、母材Ｂともに、単位セメント量が８０ｋｇ／ｍ３のケースの方が、６０ｋｇ／ｍ３のケースに比べて弾性領域強度が大きい結果となった。また、母材Ａ、母材Ｂの粒度分布と弾性領域強度との関係は、単位水量が小さい領域では、粗粒度ほど弾性領域強度が大きい傾向を示し、単位水量が大きい領域では、粒度分布の影響は見られなかった。この傾向は、図４に示した単位水量とピーク強度との関係の傾向と同様である。
【００３２】
次に、ピーク強度と弾性領域強度との関係を示したグラフを図６に示す。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、粒度分布や単位水量、単位セメント量の変動によらず、弾性領域強度はピーク強度の６〜７割程度である。
【００３３】
引張強度試験は、材齢９１日で、ＪＩＳ Ａ １１１３−１９９９「コンクリートの割裂引張強度試験方法」に従い実施した。
【００３４】
単位水量と引張強度との関係を示したグラフを図７に示す。図７（ａ）に示すように、平均粒度における母材Ａの引張強度は、単位セメント量が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、０．３〜０．８Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、０．６〜１．０Ｎ／ｍｍ２である。図７（ｂ）に示すように、平均粒度における母材Ｂ（風化岩）の引張強度は、試験ケースが少ないが、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、０．６〜０．７Ｎ／ｍｍ２である。
【００３５】
これらの結果をまとめて、弾性領域強度と引張強度との関係を示したグラフを図８に示す。図８（ａ）に示すように、弾性領域強度と引張強度には相関関係が確認でき、引張強度は、弾性領域強度の１／５程度であることが判明した。この結果と図６の結果をまとめると、引張強度はピーク強度の１／７〜１／８であることが分かった。
【００３６】
ここで、ＣＳＧ材料の圧縮強度は、セメント水比と比例することが分かっているため、風化岩（母材Ｂ）を例に挙げて、単位水量１１０ｋｇ／ｍ３の場合の単位セメント量６０，８０ｋｇ／ｍ３の結果を用いて、セメント水比と圧縮強度の関係を示すと、図９に示すグラフのようになる。
【００３７】
一方、ＣＳＧ材料の粘着力と、一軸圧縮強度との関係は、理論上、図１０に示すようになる。図１０中、Ｆｃは圧縮強度、Ｆｔは引張強度、φは内部摩擦角、σは一軸圧縮強度、τはせん断力、Ｃは粘着力を示す。この結果を基に、引張強度はピーク強度の１／８として、一軸圧縮強度と粘着力との関係を示すと、図１１のグラフのようになる。
【００３８】
以上の試験事例より、単位セメント量とピーク強度相当の粘着力との関係を推定したものを以下の表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
また、参考として、単位セメント量と弾性領域強度相当の粘着力との関係を推定したものを以下の表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表１に示すように、ＣＳＧの粘着力は、最低セメント量６０ｋｇ／ｍ３として、ピーク強度で、４４０ｋＮ／ｍ２程度確保できると考えられるが、試験事例の結果を考慮し、設計に用いる粘着力は、３００ｋＮ／ｍ２を基本として、必要に応じて単位セメント量の増量を考慮して、変化させるものとする。内部摩擦角は、図１０より５１度となるが、試験事例を考慮して４８度とする。
【００４３】
一方、母材Ｂの場合のＣＳＧの単位体積重量は、下記の表３に示すように、単位セメント量６０ｋｇ／ｍ３、単位水量１１０ｋｇ／ｍ３とした場合、２２ｋＮ／ｍ３となる。
【００４４】
【表３】
【００４５】
以上のように強度試験の結果より考察を行うことで、他の各試験条件についても粘着力（表１および表２参照）と、内部摩擦核と、単位体積重量（表３参照）が求められる。
【００４６】
ところで、図１に示すように、地山の下部ですべり面（深い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数１に示す（式１）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００４７】
【数１】
【００４８】
（式１）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ２は深い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、ＷＮは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ２は深い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ２は深い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＣはセメント系盛土部７の内部摩擦角を示し、ＷＣＮはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、ＣＣはセメント系盛土部７の粘着力を示し、ＬＣ２はセメント系盛土部７と平坦部９との接触長さを示す。滑動力を示す分母部分では、ＷＳは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、ＷＣＳはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００４９】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式１）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。現場発生土の採取状態やトータルでの施工コストを考慮して計算することによって、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。このとき、配合比率は、粒度のバラツキも考慮して、必要な安全率を得られるように決定する。
【００５０】
一方、図２に示すように、地山の中間部ですべり面（浅い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数２に示す（式２）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００５１】
【数２】
【００５２】
（式２）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ１は浅い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、Ｗ１Ｎは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ１は浅い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ１は浅い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＣはセメント系盛土部７の内部摩擦角を示し、ＷＣ１Ｎは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置するセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、ＣＣはセメント系盛土部７の粘着力を示し、ＬＣ１は浅い地すべり土塊のすべり面の下端部におけるセメント系盛土部７の厚さを示す。滑動力を示す分母部分では、Ｗ１Ｓは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、ＷＣ１Ｓは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置するセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００５３】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式２）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。現場発生土の採取状態、トータルでの施工コストおよび現場発生土の粒度のバラツキ状態を考慮して計算することによって、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。
【００５４】
配合比率および盛土量は、図１のケースと図２のケースの両方の安全率の条件を満たすように決定される。
【００５５】
なお、前記強度試験では、供試体は、直径１５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱体形状に作成したものを用いており、その試験結果に基づいて配合比率および盛土量を決定（設計段階）するようにしているが、実際の施工前には、直径３００ｍｍ、高さ６００ｍｍの円柱体形状の大型供試体を作成し、同様の強度試験を行う。これによって、強度試験の精度向上が達成され、配合比率および盛土量の適合性が高められる。
【００５６】
以下に、本実施の形態の作用を説明する。
【００５７】
本実施の形態によれば、現場発生土を利用したセメント系材料を用いて、セメント系盛土部７を形成しているので、コンクリート製の擁壁を構築する場合と比較して、骨材の調達費用および搬送費用を大幅に低減できる。特に、施工現場が交通不便な山奥にある場合では、搬送費用の低減効果は大きい。また、セメント系盛土部７は、セメント系材料をバックホウなどで締め固めながら積層していくだけで構築できるので、型枠を形成して行うコンクリート擁壁の施工と比較して、施工手間が少なく、施工費用を大幅に低減することができる。さらに、従来は産業廃棄物となっていた現場発生土を有効利用できるので、産業廃棄物の処理費用を低減させることもできる。
【００５８】
また、セメント系盛土部７は、セメントによって一体型に形成されており、従来の短繊維混合土砂と比較して粘着力が格段に大きい。したがって、滑動面（すべり面）の延長線部分より下側も含む盛土の重量で、地すべり滑動力に抵抗することができるので、盛土部６全体の厚さを大幅に薄くすることができる。具体的には、セメント系盛土部７の重量の他に、セメント系盛土部７の粘着力による抵抗力（（式２）のＣＣＬＣ１に相当）の増加が得られるので、盛土量を低減することができる。すなわち、盛土の重量が少なく、その重量のすべり面に鉛直な成分（ＷＣ１Ｎ）が小さくても、セメント系盛土部７の粘着力による抵抗力（ＣＣＬＣ１）が増加するので、必要な抵抗力を得ることができる。
【００５９】
一方、セメント系盛土部７は、セメントによって、少なくとも平坦部９の地盤表面と岩着するので、セメント系盛土部７の重量の他に、地すべり滑動力に対する抵抗力（（式１）のＣＣＬＣ２に相当）を増大させることができ、これによっても盛土量を低減させることができる。すなわち、盛土の重量のうち、すべり面に鉛直な成分（ＷＣＮ）が小さくても、セメント系盛土部７と平坦部９の地盤表面との粘着力による抵抗力（ＣＣＬＣ２）が増加するので、必要な抵抗力を得ることができる。
【００６０】
さらに、セメント系盛土部７が接触する地盤表面１１（平坦部９や傾斜面３など）を、目荒らしして地山を露出させているので、セメント系盛土部７と地盤表面１１とが互いに噛み合うこととなり、セメント系盛土部７と地盤表面１１との粘着力（岩着性）を大幅に高めることができる。これによって、すべりに対する抵抗力をさらに増加させることができ、盛土量を減らすことができる。
【００６１】
また、セメント系材料の現場発生土と水とセメントとの配合比率は、予め採取した現場発生土と水とセメントとを複数種の配合比率で混合させて複数の強度試験体を形成して強度試験を行い、その強度試験の結果に応じて決定されるようにしたので、現場ごとに異なる現場発生土の特性に合わせて、配合比率を決定できる。これによって、常に必要な強度を発現させることができる最適な配合とすることができる。
【００６２】
ここで、セメント量を増やすと、現場発生土の量を減らすことができるので、盛土の容積を減らすことができる。一方、現場発生土を増やすと、セメント量を減らすことができるので、コスト削減を図れる。これらを考慮することで、容積およびコスト面でバランスのとれた、つまり施工現場の形状に応じた配合比率を決定することができる。
【００６３】
図１２は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第二の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【００６４】
かかる実施の形態は、傾斜面３の下部に繋がる平坦部９と、この平坦部９に接触するセメント系盛土部７との粘着力（岩着性）が弱い場合の形態である。なお、セメント系盛土部７や傾斜面３などの構成は、基本的に図１の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態において、地山の下部ですべり面（深い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数３に示す（式３）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００６６】
【数３】
【００６７】
（式３）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ２は深い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、ＷＮは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ２は深い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ２は深い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＤはセメント系盛土部７と平坦部９間の内部摩擦角を示し、ＷＣＮはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示す。滑動力を示す分母部分では、ＷＳは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、ＷＣＳはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００６８】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式３）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。以上のように、計算することによって、現場発生土の採取状態やトータルでの施工コストを考慮して、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。
【００６９】
本実施の形態では、図１に示した実施の形態と比較してセメント系盛土部７と平坦部９との粘着力が弱い分、抵抗力が小さいが、セメント系盛土部７は一体化されているので、地山の中間部ですべり面（浅い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合は、セメント系盛土部７の粘着力による抵抗力を得ることができ、全体として盛土量を減らすことができる。
【００７０】
図１３は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第三の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【００７１】
かかる実施の形態は、セメント系盛土部７と傾斜面３との間に、現場発生土がそのまま積層されて構成される普通盛土部１２が形成されている。セメント系盛土部７と普通盛土部１２とで盛土部６が構成されている。セメント系盛土部７は、その底面が傾斜面３の下部に繋がる平坦部９に接触するように配置されている。セメント系盛土部７は、上部に向かうに連れて厚さが小さくなる断面台形状に形成されている。普通盛土部１２は、上部に向かうに連れて厚さが大きくなる断面逆三角形状に形成されている。なお、セメント系盛土部７と普通盛土部１２の形状は、前記の形状に限られるものではなく、セメント系盛土部７と普通盛土部１２の厚さが、下部から上部まで一定の厚さとなるように形成してもよい。盛土部６は、傾斜面３側に現場発生土を積層するとともに、その表面側にセメント系材料を積層して構築されている。つまり、セメント系盛土部７と普通盛土部１２とは、下部から上部に順次、同時施工される。なお、セメント系盛土部７と普通盛土部１２以外の構成については、図１の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態において、地山の中間部ですべり面（浅い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数４に示す（式４）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００７３】
【数４】
【００７４】
（式４）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ１は浅い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、Ｗ１Ｎは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ１は浅い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ１は浅い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＢは普通盛土部１２の内部摩擦角を示し、Ｗ´ＢＮは普通盛土部１２の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、φＣはセメント系盛土部７の内部摩擦角を示し、Ｗ´Ｃ１Ｎはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、ＣＣはセメント系盛土部７の粘着力を示し、Ｌ´Ｃ１は浅い地すべり土塊のすべり面の下端部におけるセメント系盛土部７の厚さを示す。滑動力を示す分母部分では、Ｗ１Ｓは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、Ｗ´ＢＳは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置する普通盛土部１２の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、Ｗ´Ｃ１Ｓは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置するセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００７５】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式４）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。以上のように、計算することによって、現場発生土の採取状態やトータルでの施工コストを考慮して、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。
【００７６】
本実施の形態では、盛土部６をセメント系盛土部７と普通盛土部１２とで構成しているので、図１に示した実施の形態と比較してセメントの混合量を低減することができる。すなわち、普通盛土部１２で盛土部６の重量を確保しつつ、セメント系盛土部７で粘着力を得ることで、効率的にすべりに対する抵抗力を増加させることができる。よって施工コストのさらなる低減が達成される。
【００７７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、現場発生土は、基本的には分級しないが、分級する場合も本発明の技術範囲に含まれるのは言うまでもない。
【００７８】
また、本発明に係る押え盛土構造は、単独で形成されることに限られるものではなく、地下水排除工と併用してもよいのは勿論である。このようにすれば、地下水の変動による滑動力の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【図２】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【図３】（ａ）は河床砂礫の試験粒度を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の試験粒度を示したグラフである。
【図４】（ａ）は河床砂礫の単位水量とピーク強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の単位水量とピーク強度との関係を示したグラフである。
【図５】（ａ）は河床砂礫の単位水量と弾性領域強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の単位水量と弾性領域強度との関係を示したグラフである。
【図６】（ａ）は河床砂礫のピーク強度と弾性領域強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）のピーク強度と弾性領域強度との関係を示したグラフである。
【図７】（ａ）は河床砂礫の単位水量と引張強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の単位水量と引張強度との関係を示したグラフである。
【図８】（ａ）は河床砂礫の弾性領域強度と引張強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の弾性領域強度と引張強度との関係を示したグラフである。
【図９】セメント水比と圧縮強度との関係を示したグラフである。
【図１０】一軸圧縮強度と粘着力との関係を示した理論図である。
【図１１】一軸圧縮強度と粘着力との関係を示したグラフである。
【図１２】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第二の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第三の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８０】
２ 山
３ 傾斜面
４ 地すべり土塊
５ 末端部
６ 盛土部
７ セメント系盛土部
９ 平坦部
１２ 普通盛土部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、傾斜面の地すべりを防止するために前記傾斜面の地すべり土塊の末端部に所定厚さの盛土部を形成する押え盛土構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
山などの傾斜面の地すべりを防止するための工法としては、押え盛土工法が知られている。従来の一般的な押え盛土工法は、傾斜面の地すべり土塊の末端部（下部）に盛土部を形成することによって、地すべり滑動力に対する抵抗力を増加させるようにしている。盛土部は、地すべり土塊の末端部を押えることで、地すべり滑動力に対する抵抗力を増加させているが、盛土量が抵抗力の増加量に大きく関係してくる。そのため、地すべり土塊が大きく滑動力が大きい場合には、大量の盛土を行わなければならない。特に、滑動面が盛土部の上部近傍に位置する場合は、その上側に位置する盛土量が少なく、抵抗力の増加量が小さくなってしまう。そのため、抵抗力を増加させるためには、滑動面の位置での盛土厚を厚くする必要があり、滑動面よりも下側の盛土量は、大幅に増加してしまう。
【０００３】
その対策として、盛土を形成する土砂に短繊維を混合することで、土粒子間の結合力を増して、盛土量を減らすものがあった（例えば、特許文献１参照）。かかる構成によれば、土粒子間に配置される短繊維が適度に絡み合うことによって、盛土の強度が増して、盛土の体積を小さくすることができる。しかし、かかる構成では、盛土の土粒子間での結合力は増加してはいるものの、盛土と地盤面との摩擦力については考慮されておらず、盛土の体積を小さくする余地はまだ残されていた。また、盛土の強度についても、土粒子間の結合力を強める余地は残されている。
【０００４】
そこで、地すべり土塊の末端部での押え部分の体積をさらに小さくするために、盛土に代えてコンクリート製の擁壁を形成することが考えられる。このようにすれば、擁壁は地盤面に一体的に形成されるとともに、擁壁自体も一体的に形成されているので、滑動面より下側も含む擁壁の重量で、地すべり滑動力に抵抗することができ、擁壁（地すべり土塊の末端部での押え部分）の厚さを大幅に薄くすることができる。
【特許文献１】特開平７−２３７７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、コンクリート製の擁壁を形成するには、大量の骨材が必要となる上に、施工も大変である。コンクリートの骨材は、所定の粒径に揃った土砂などを用いるため、特定の採取場から採取して搬送しなければならない。そのため、骨材の調達と搬送に多くの費用を要し、施工費用の増大を招いてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は前記の問題を解決すべく案出されたものであって、施工費用の低減を図れるとともに、容積を小さくすることができる押え盛土構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、傾斜面の地すべりを防止するために前記傾斜面の地すべり土塊の末端部に所定厚さの盛土部を形成する押え盛土構造において、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部を、少なくとも前記盛土部の一部に形成し、前記セメント系盛土部は、少なくとも前記傾斜面の下部に繋がる平坦部に接触することを特徴とする押え盛土構造である。
【０００８】
前記構成によれば、現場発生土を利用したセメント系材料を用いて、セメント系盛土部を形成しているので、骨材の調達費用および搬送費用を大幅に低減できる。また、セメント系盛土部は、セメントによって一体型に形成することができ、滑動面の延長線部分より下側も含む盛土の重量で、地すべり滑動力に抵抗することができるので、盛土部全体の厚さを大幅に薄くすることができる。さらに、セメント系盛土部は、セメントによって、少なくとも平坦部の地盤表面と岩着するので、地すべり滑動力に対する抵抗力を増大することができ、これによっても盛土量を低減させることができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、前記セメント系盛土部と前記傾斜面との間に、前記現場発生土が積層されて構成される普通盛土部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の押え盛土構造である。
【００１０】
前記構成によれば、セメントの混合量を減らすことができるとともに、普通盛土部の重量も地すべり滑動力に対する抵抗力に有効に作用する。したがって、合理的な押え盛土構造とすることができ、必要最小限の施工費用で盛土部を形成できる。
【００１１】
請求項３に係る発明は、前記セメント系盛土部が接触する地盤表面を、目荒らしして地山を露出させて、前記セメント系盛土部と地盤表面との粘着力を高めるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押え盛土構造である。
【００１２】
前記構成によれば、セメント系盛土部と地盤表面とが互いに噛み合い、岩着性が高まる。したがって、セメント系盛土部と地盤表面との粘着力を大幅に高めることができるので、地すべり滑動力に対する抵抗力を増大させることができ、盛土量をさらに低減させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、押え盛土を、低コストで構築できるとともに、その容積を小さくすることができるといった優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図、図２は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【００１６】
まず、本実施の形態に係る押え盛土構造の構成について説明する。
【００１７】
図１および図２に示すように、押え盛土１は、山２などの傾斜面３の地すべりを防止するために傾斜面３の地すべり土塊４の末端部５に所定厚さで形成されている。ところで、本発明は、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部７を、盛土部６の少なくとも一部に形成し、セメント系盛土部７は、少なくとも傾斜面３の下部に繋がる平坦部９に接触するようにしたことを特徴とする。
【００１８】
セメント系材料は、施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土（例えば、河床砂礫や風化岩（横坑掘削ズリなど））に、水とセメントとを混合して構成されている。施工にかかる費用を低減させるために、現場発生土の分級などの調整は、基本的には行わない。以上のようなセメント系材料は、ＣＳＧ（Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｓａｎｄ ａｎｄ Ｇｒａｖｅｌ）材料と称され、１９９２年以降、台形ダムの堤体などの施工に用いられ、実績を積み重ねている。
【００１９】
本実施の形態では、盛土部６は、全体がセメント系盛土部７にて構成されており、セメント系盛土部７は、傾斜面３およびその下部に繋がる平坦部９に接触するように構成されている。平坦部９は、表面が水平となっている部分以外にも、地すべりのおそれのない緩やかな傾斜部分も含むものとする。セメント系盛土部７が接触する地盤表面１１（本実施の形態では、傾斜面３の下部および平坦部９）は、バックホウで削るなどして目荒らしされて地山が露出されて、セメント系盛土部７と地盤表面１１との粘着力を高めるように構成されている。セメント系盛土部７は、下部から順次、締め固めながら積層することで構築される。
【００２０】
セメント系材料の現場発生土と水とセメントとの配合比率は、予め採取した現場発生土と水とセメントとを複数種の配合比率で混合させて複数の強度試験体を形成して強度試験を行い、その強度試験の結果に応じて決定される。具体的には、複数の強度試験体を用いて行った強度試験より、各強度試験体の配合比率を採用した場合のセメント系材料の粘着力を求め、その粘着力が、地すべり防止のために必要なセメント系盛土部７の粘着力であるかどうかを検討する。
【００２１】
以下に、セメント系材料の強度試験について説明する。
【００２２】
本実施の形態では、施工現場で実際に採取された２種類の現場発生土（河床砂礫および風化岩（横坑掘削ズリ））について強度試験を行った。以下、河床砂礫を「母材Ａ」、風化岩を「母材Ｂ」と称する場合がある。なお、本実施の形態では、現場発生土の例として、河床砂礫と風化岩（横坑掘削ズリ）を挙げているが、これに限られるものではなく、施工現場あるいはその近傍で採取できる土砂であれば、何であってもよいのは勿論である。
【００２３】
現地で採取される母材Ａおよび母材Ｂの粒度は、一定ではなく、バラツキを有しているため、母材Ａおよび母材Ｂについて、それぞれ複数の採取箇所を選定し、それら採取箇所ごとの粒度を調査した。その上で、想定される母材Ａおよび母材Ｂの粒度の変動幅を設定し、最も荒い粒度（以下、「粗粒度」という）、平均的な粒度（以下、「平均粒度」という）、最も細かい粒度（以下、「細粒度」という）の３種類を試験粒度として設定した（図３参照）。
【００２４】
ここで、試験条件を、単位セメント量が６０，８０ｋｇ／ｍ３の２種、単位水量が６０〜１５０ｋｇ／ｍ３の範囲で１５毎の７種、粒度が粗粒度、平均粒度、細粒度の３種、に設定し、これらの条件で作成した供試体について、圧縮強度試験および引張強度試験を行った。供試体は、各試験条件ごとに６体ずつ作成した。
【００２５】
強度試験に使用する母材Ａおよび母材Ｂは、原材料を０〜５ｍｍ、５〜１０ｍｍ、１０〜２０ｍｍ、２０〜４０ｍｍ、４０〜８０ｍｍに５分級にふるい分けしたものを、設定した粗粒度、平均粒度、細粒度の３粒度に適合するように再混合したものを用いる。使用セメントは普通ポルトランドセメントであり混和剤は使用していない。母材Ａ，Ｂと水とセメントとを傾動式ミキサに全量投入後、３分間混合する。混合後のセメント系材料は、４０ｍｍのふるいでウェットスクリーニングし、各試験に用いた。
【００２６】
供試体は、直径１５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱体形状に作成したものを用いた。供試体は、混合後のセメント系材料を３層に分けて型枠に詰め、各層をボッシュタンパーで３０秒締め固め、その後、脱型を行わず、型枠ごとに供試体をラップで密封して、２０℃の恒温室にて封緘養生を行って形成した。そして、所定の材齢まで養生を行った後、キャッピング・脱型を行い、密度計測を行ってから圧縮強度試験および引張強度試験を実施した。
【００２７】
圧縮強度試験は、材齢２８日、９１日で、ＪＩＳ Ａ １１０８−１９９９「コンクリートの圧縮強度試験方法」に従い実施した。圧縮強度試験では、載荷盤に変位計を設置し、供試体全体の変位量と、載荷荷重を計測した。応力ひずみ曲線の直線区間を弾性領域とし、その弾性領域の中で応力が最大となる点を弾性領域強度とし、応力ひずみ曲線の最大値をピーク強度とした。また、弾性領域における応力ひずみ曲線の傾きから弾性係数を算出した。なお、各試験条件における試験値は、供試体６体の試験結果の平均値を出して整理している。
【００２８】
ここで、単位水量とピーク強度との関係を示したグラフを図４に示す。図４（ａ）に示すように、母材Ａ（河床砂礫）におけるピーク強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜６Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、４〜１１Ｎ／ｍｍ２である。図４（ｂ）に示すように、母材Ｂ（風化岩）におけるピーク強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜３Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、３〜６Ｎ／ｍｍ２である。
【００２９】
母材Ａ、母材Ｂともに、単位セメント量が８０ｋｇ／ｍ３のケースの方が、６０ｋｇ／ｍ３のケースに比べてピーク強度が大きい結果となった。また、母材Ａ、母材Ｂの粒度分布とピーク強度との関係は、単位水量が小さい領域では、粗粒度ほどピーク強度が大きい傾向を示し、単位水量が大きい領域では、粒度分布の影響は見られなかった。
【００３０】
次に、単位水量と弾性領域強度との関係を示したグラフを図５に示す。図５（ａ）に示すように、母材Ａ（河床砂礫）における弾性領域強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、１．５〜４Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜８Ｎ／ｍｍ２である。図５（ｂ）に示すように、母材Ｂ（風化岩）における弾性領域強度は、単位セメント量（Ｃ）が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、１〜２Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、２〜４Ｎ／ｍｍ２である。
【００３１】
母材Ａ、母材Ｂともに、単位セメント量が８０ｋｇ／ｍ３のケースの方が、６０ｋｇ／ｍ３のケースに比べて弾性領域強度が大きい結果となった。また、母材Ａ、母材Ｂの粒度分布と弾性領域強度との関係は、単位水量が小さい領域では、粗粒度ほど弾性領域強度が大きい傾向を示し、単位水量が大きい領域では、粒度分布の影響は見られなかった。この傾向は、図４に示した単位水量とピーク強度との関係の傾向と同様である。
【００３２】
次に、ピーク強度と弾性領域強度との関係を示したグラフを図６に示す。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、粒度分布や単位水量、単位セメント量の変動によらず、弾性領域強度はピーク強度の６〜７割程度である。
【００３３】
引張強度試験は、材齢９１日で、ＪＩＳ Ａ １１１３−１９９９「コンクリートの割裂引張強度試験方法」に従い実施した。
【００３４】
単位水量と引張強度との関係を示したグラフを図７に示す。図７（ａ）に示すように、平均粒度における母材Ａの引張強度は、単位セメント量が、６０ｋｇ／ｍ３のケースで、０．３〜０．８Ｎ／ｍｍ２、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、０．６〜１．０Ｎ／ｍｍ２である。図７（ｂ）に示すように、平均粒度における母材Ｂ（風化岩）の引張強度は、試験ケースが少ないが、単位セメント量（Ｃ）が、８０ｋｇ／ｍ３のケースで、０．６〜０．７Ｎ／ｍｍ２である。
【００３５】
これらの結果をまとめて、弾性領域強度と引張強度との関係を示したグラフを図８に示す。図８（ａ）に示すように、弾性領域強度と引張強度には相関関係が確認でき、引張強度は、弾性領域強度の１／５程度であることが判明した。この結果と図６の結果をまとめると、引張強度はピーク強度の１／７〜１／８であることが分かった。
【００３６】
ここで、ＣＳＧ材料の圧縮強度は、セメント水比と比例することが分かっているため、風化岩（母材Ｂ）を例に挙げて、単位水量１１０ｋｇ／ｍ３の場合の単位セメント量６０，８０ｋｇ／ｍ３の結果を用いて、セメント水比と圧縮強度の関係を示すと、図９に示すグラフのようになる。
【００３７】
一方、ＣＳＧ材料の粘着力と、一軸圧縮強度との関係は、理論上、図１０に示すようになる。図１０中、Ｆｃは圧縮強度、Ｆｔは引張強度、φは内部摩擦角、σは一軸圧縮強度、τはせん断力、Ｃは粘着力を示す。この結果を基に、引張強度はピーク強度の１／８として、一軸圧縮強度と粘着力との関係を示すと、図１１のグラフのようになる。
【００３８】
以上の試験事例より、単位セメント量とピーク強度相当の粘着力との関係を推定したものを以下の表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
また、参考として、単位セメント量と弾性領域強度相当の粘着力との関係を推定したものを以下の表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表１に示すように、ＣＳＧの粘着力は、最低セメント量６０ｋｇ／ｍ３として、ピーク強度で、４４０ｋＮ／ｍ２程度確保できると考えられるが、試験事例の結果を考慮し、設計に用いる粘着力は、３００ｋＮ／ｍ２を基本として、必要に応じて単位セメント量の増量を考慮して、変化させるものとする。内部摩擦角は、図１０より５１度となるが、試験事例を考慮して４８度とする。
【００４３】
一方、母材Ｂの場合のＣＳＧの単位体積重量は、下記の表３に示すように、単位セメント量６０ｋｇ／ｍ３、単位水量１１０ｋｇ／ｍ３とした場合、２２ｋＮ／ｍ３となる。
【００４４】
【表３】
【００４５】
以上のように強度試験の結果より考察を行うことで、他の各試験条件についても粘着力（表１および表２参照）と、内部摩擦核と、単位体積重量（表３参照）が求められる。
【００４６】
ところで、図１に示すように、地山の下部ですべり面（深い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数１に示す（式１）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００４７】
【数１】
【００４８】
（式１）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ２は深い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、ＷＮは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ２は深い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ２は深い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＣはセメント系盛土部７の内部摩擦角を示し、ＷＣＮはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、ＣＣはセメント系盛土部７の粘着力を示し、ＬＣ２はセメント系盛土部７と平坦部９との接触長さを示す。滑動力を示す分母部分では、ＷＳは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、ＷＣＳはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００４９】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式１）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。現場発生土の採取状態やトータルでの施工コストを考慮して計算することによって、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。このとき、配合比率は、粒度のバラツキも考慮して、必要な安全率を得られるように決定する。
【００５０】
一方、図２に示すように、地山の中間部ですべり面（浅い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数２に示す（式２）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００５１】
【数２】
【００５２】
（式２）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ１は浅い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、Ｗ１Ｎは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ１は浅い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ１は浅い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＣはセメント系盛土部７の内部摩擦角を示し、ＷＣ１Ｎは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置するセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、ＣＣはセメント系盛土部７の粘着力を示し、ＬＣ１は浅い地すべり土塊のすべり面の下端部におけるセメント系盛土部７の厚さを示す。滑動力を示す分母部分では、Ｗ１Ｓは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、ＷＣ１Ｓは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置するセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００５３】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式２）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。現場発生土の採取状態、トータルでの施工コストおよび現場発生土の粒度のバラツキ状態を考慮して計算することによって、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。
【００５４】
配合比率および盛土量は、図１のケースと図２のケースの両方の安全率の条件を満たすように決定される。
【００５５】
なお、前記強度試験では、供試体は、直径１５０ｍｍ、高さ３００ｍｍの円柱体形状に作成したものを用いており、その試験結果に基づいて配合比率および盛土量を決定（設計段階）するようにしているが、実際の施工前には、直径３００ｍｍ、高さ６００ｍｍの円柱体形状の大型供試体を作成し、同様の強度試験を行う。これによって、強度試験の精度向上が達成され、配合比率および盛土量の適合性が高められる。
【００５６】
以下に、本実施の形態の作用を説明する。
【００５７】
本実施の形態によれば、現場発生土を利用したセメント系材料を用いて、セメント系盛土部７を形成しているので、コンクリート製の擁壁を構築する場合と比較して、骨材の調達費用および搬送費用を大幅に低減できる。特に、施工現場が交通不便な山奥にある場合では、搬送費用の低減効果は大きい。また、セメント系盛土部７は、セメント系材料をバックホウなどで締め固めながら積層していくだけで構築できるので、型枠を形成して行うコンクリート擁壁の施工と比較して、施工手間が少なく、施工費用を大幅に低減することができる。さらに、従来は産業廃棄物となっていた現場発生土を有効利用できるので、産業廃棄物の処理費用を低減させることもできる。
【００５８】
また、セメント系盛土部７は、セメントによって一体型に形成されており、従来の短繊維混合土砂と比較して粘着力が格段に大きい。したがって、滑動面（すべり面）の延長線部分より下側も含む盛土の重量で、地すべり滑動力に抵抗することができるので、盛土部６全体の厚さを大幅に薄くすることができる。具体的には、セメント系盛土部７の重量の他に、セメント系盛土部７の粘着力による抵抗力（（式２）のＣＣＬＣ１に相当）の増加が得られるので、盛土量を低減することができる。すなわち、盛土の重量が少なく、その重量のすべり面に鉛直な成分（ＷＣ１Ｎ）が小さくても、セメント系盛土部７の粘着力による抵抗力（ＣＣＬＣ１）が増加するので、必要な抵抗力を得ることができる。
【００５９】
一方、セメント系盛土部７は、セメントによって、少なくとも平坦部９の地盤表面と岩着するので、セメント系盛土部７の重量の他に、地すべり滑動力に対する抵抗力（（式１）のＣＣＬＣ２に相当）を増大させることができ、これによっても盛土量を低減させることができる。すなわち、盛土の重量のうち、すべり面に鉛直な成分（ＷＣＮ）が小さくても、セメント系盛土部７と平坦部９の地盤表面との粘着力による抵抗力（ＣＣＬＣ２）が増加するので、必要な抵抗力を得ることができる。
【００６０】
さらに、セメント系盛土部７が接触する地盤表面１１（平坦部９や傾斜面３など）を、目荒らしして地山を露出させているので、セメント系盛土部７と地盤表面１１とが互いに噛み合うこととなり、セメント系盛土部７と地盤表面１１との粘着力（岩着性）を大幅に高めることができる。これによって、すべりに対する抵抗力をさらに増加させることができ、盛土量を減らすことができる。
【００６１】
また、セメント系材料の現場発生土と水とセメントとの配合比率は、予め採取した現場発生土と水とセメントとを複数種の配合比率で混合させて複数の強度試験体を形成して強度試験を行い、その強度試験の結果に応じて決定されるようにしたので、現場ごとに異なる現場発生土の特性に合わせて、配合比率を決定できる。これによって、常に必要な強度を発現させることができる最適な配合とすることができる。
【００６２】
ここで、セメント量を増やすと、現場発生土の量を減らすことができるので、盛土の容積を減らすことができる。一方、現場発生土を増やすと、セメント量を減らすことができるので、コスト削減を図れる。これらを考慮することで、容積およびコスト面でバランスのとれた、つまり施工現場の形状に応じた配合比率を決定することができる。
【００６３】
図１２は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第二の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【００６４】
かかる実施の形態は、傾斜面３の下部に繋がる平坦部９と、この平坦部９に接触するセメント系盛土部７との粘着力（岩着性）が弱い場合の形態である。なお、セメント系盛土部７や傾斜面３などの構成は、基本的に図１の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
本実施の形態において、地山の下部ですべり面（深い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数３に示す（式３）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００６６】
【数３】
【００６７】
（式３）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ２は深い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、ＷＮは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ２は深い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ２は深い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＤはセメント系盛土部７と平坦部９間の内部摩擦角を示し、ＷＣＮはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示す。滑動力を示す分母部分では、ＷＳは深い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、ＷＣＳはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００６８】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式３）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。以上のように、計算することによって、現場発生土の採取状態やトータルでの施工コストを考慮して、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。
【００６９】
本実施の形態では、図１に示した実施の形態と比較してセメント系盛土部７と平坦部９との粘着力が弱い分、抵抗力が小さいが、セメント系盛土部７は一体化されているので、地山の中間部ですべり面（浅い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合は、セメント系盛土部７の粘着力による抵抗力を得ることができ、全体として盛土量を減らすことができる。
【００７０】
図１３は本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第三の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【００７１】
かかる実施の形態は、セメント系盛土部７と傾斜面３との間に、現場発生土がそのまま積層されて構成される普通盛土部１２が形成されている。セメント系盛土部７と普通盛土部１２とで盛土部６が構成されている。セメント系盛土部７は、その底面が傾斜面３の下部に繋がる平坦部９に接触するように配置されている。セメント系盛土部７は、上部に向かうに連れて厚さが小さくなる断面台形状に形成されている。普通盛土部１２は、上部に向かうに連れて厚さが大きくなる断面逆三角形状に形成されている。なお、セメント系盛土部７と普通盛土部１２の形状は、前記の形状に限られるものではなく、セメント系盛土部７と普通盛土部１２の厚さが、下部から上部まで一定の厚さとなるように形成してもよい。盛土部６は、傾斜面３側に現場発生土を積層するとともに、その表面側にセメント系材料を積層して構築されている。つまり、セメント系盛土部７と普通盛土部１２とは、下部から上部に順次、同時施工される。なお、セメント系盛土部７と普通盛土部１２以外の構成については、図１の実施の形態と同様であるので、同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態において、地山の中間部ですべり面（浅い地すべり土塊のすべり面）が発生する場合を想定した場合、以下の数４に示す（式４）によって、すべりに対する安全率が示される。
【００７３】
【数４】
【００７４】
（式４）において、Ｆｓはすべりに対する安全率＝抵抗力／滑動力を示す。抵抗力を示す分子部分では、φ１は浅い地すべり土塊の内部摩擦角を示し、Ｗ１Ｎは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、Ｃ１は浅い地すべり土塊の粘着力を示し、Ｌ１は浅い地すべり土塊のすべり面の長さを示し、φＢは普通盛土部１２の内部摩擦角を示し、Ｗ´ＢＮは普通盛土部１２の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、φＣはセメント系盛土部７の内部摩擦角を示し、Ｗ´Ｃ１Ｎはセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に鉛直な成分を示し、ＣＣはセメント系盛土部７の粘着力を示し、Ｌ´Ｃ１は浅い地すべり土塊のすべり面の下端部におけるセメント系盛土部７の厚さを示す。滑動力を示す分母部分では、Ｗ１Ｓは浅い地すべり土塊の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、Ｗ´ＢＳは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置する普通盛土部１２の重量のうち、すべり面に平行な成分を示し、Ｗ´Ｃ１Ｓは浅い地すべり土塊のすべり面の下端部より上部に位置するセメント系盛土部７の重量のうち、すべり面に平行な成分を示す。
【００７５】
ここで、前記強度試験によって求められたセメント系盛土部７の粘着力、内部摩擦核および単位体積重量を（式４）に代入して計算することで、必要な安全率に応じた盛土量が求められる。この場合、単位セメント量を多くすると、盛土量を減らすことができ、逆に、盛土量を多くすると、単位セメント量を減らすことができる。以上のように、計算することによって、現場発生土の採取状態やトータルでの施工コストを考慮して、現場発生土と水とセメントとの配合比率を合理的に決定することができる。
【００７６】
本実施の形態では、盛土部６をセメント系盛土部７と普通盛土部１２とで構成しているので、図１に示した実施の形態と比較してセメントの混合量を低減することができる。すなわち、普通盛土部１２で盛土部６の重量を確保しつつ、セメント系盛土部７で粘着力を得ることで、効率的にすべりに対する抵抗力を増加させることができる。よって施工コストのさらなる低減が達成される。
【００７７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、現場発生土は、基本的には分級しないが、分級する場合も本発明の技術範囲に含まれるのは言うまでもない。
【００７８】
また、本発明に係る押え盛土構造は、単独で形成されることに限られるものではなく、地下水排除工と併用してもよいのは勿論である。このようにすれば、地下水の変動による滑動力の変動を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【図２】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【図３】（ａ）は河床砂礫の試験粒度を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の試験粒度を示したグラフである。
【図４】（ａ）は河床砂礫の単位水量とピーク強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の単位水量とピーク強度との関係を示したグラフである。
【図５】（ａ）は河床砂礫の単位水量と弾性領域強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の単位水量と弾性領域強度との関係を示したグラフである。
【図６】（ａ）は河床砂礫のピーク強度と弾性領域強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）のピーク強度と弾性領域強度との関係を示したグラフである。
【図７】（ａ）は河床砂礫の単位水量と引張強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の単位水量と引張強度との関係を示したグラフである。
【図８】（ａ）は河床砂礫の弾性領域強度と引張強度との関係を示したグラフ、（ｂ）は風化岩（横坑掘削ズリ）の弾性領域強度と引張強度との関係を示したグラフである。
【図９】セメント水比と圧縮強度との関係を示したグラフである。
【図１０】一軸圧縮強度と粘着力との関係を示した理論図である。
【図１１】一軸圧縮強度と粘着力との関係を示したグラフである。
【図１２】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第二の形態を示した断面図であって、地山の下部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【図１３】本発明に係る押え盛土構造を実施するための最良の第三の形態を示した断面図であって、地山の中間部ですべり面が発生する場合を想定した、すべりに対する安全率を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８０】
２ 山
３ 傾斜面
４ 地すべり土塊
５ 末端部
６ 盛土部
７ セメント系盛土部
９ 平坦部
１２ 普通盛土部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜面の地すべりを防止するために前記傾斜面の地すべり土塊の末端部に所定厚さの盛土部を形成する押え盛土構造において、
施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部を、少なくとも前記盛土部の一部に形成し、
前記セメント系盛土部は、少なくとも前記傾斜面の下部に繋がる平坦部に接触する
ことを特徴とする押え盛土構造。
【請求項２】
前記セメント系盛土部と前記傾斜面との間に、前記現場発生土が積層されて構成される普通盛土部を形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載の押え盛土構造。
【請求項３】
前記セメント系盛土部が接触する地盤表面を、目荒らしして地山を露出させて、前記セメント系盛土部と地盤表面との粘着力を高めるように構成した
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押え盛土構造。
【請求項１】
傾斜面の地すべりを防止するために前記傾斜面の地すべり土塊の末端部に所定厚さの盛土部を形成する押え盛土構造において、
施工現場あるいはその近傍で採取可能な現場発生土と水とセメントとを混合して構成されるセメント系材料を積層してなるセメント系盛土部を、少なくとも前記盛土部の一部に形成し、
前記セメント系盛土部は、少なくとも前記傾斜面の下部に繋がる平坦部に接触する
ことを特徴とする押え盛土構造。
【請求項２】
前記セメント系盛土部と前記傾斜面との間に、前記現場発生土が積層されて構成される普通盛土部を形成した、
ことを特徴とする請求項１に記載の押え盛土構造。
【請求項３】
前記セメント系盛土部が接触する地盤表面を、目荒らしして地山を露出させて、前記セメント系盛土部と地盤表面との粘着力を高めるように構成した
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の押え盛土構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００８−６９５５３（Ｐ２００８−６９５５３Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４８９８６（Ｐ２００６−２４８９８６）
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（５９４１３５１５１）財団法人ダム技術センター (12)
【出願人】（５９５０２９８８６）アイドールエンジニヤリング株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（５９４１３５１５１）財団法人ダム技術センター (12)
【出願人】（５９５０２９８８６）アイドールエンジニヤリング株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]