柱体改良された軟弱地盤の掘削時変形に関する基礎的研究

本研究は、遠心加速度場内でより実際に近い掘削過程を再現できる遠心模型掘削装置を開発し、これを用いて軟弱地盤の鉛直掘削実験を行い、掘削中の地盤と矢板の挙動を調べ設計に有用な知見を得ることを目的としている。遠心模型掘削装置は、移動台車、掘削ブレ-ド、排土ゲートからなり、これらの動力源として高トルクの小型ステッピングモーターを搭載することによって、ブレ-ド及びゲートの位置を精度良く制御することを可能としたものである。 本研究で行った掘削実験は3つのシリーズからなる。実験シリーズ1では掘削斜面が破壊に至るまで遠心加速度を徐々に増加させ、地盤の深さ方向の強度増加が斜面の安定性に及ぼす影響を調べ、実験シリーズIIでは遠心模型掘削装置を用いて、素掘り掘削、自立矢板掘削、矢板上端部を支保した場合の掘削実験を正規圧密地盤及び過圧密地盤に対して行い、掘削時に矢板に作用する土圧、間隙水圧、地盤及び矢板の変形等を詳細に調べた。実験シリーズIIIでは掘削背面側を石灰パイルで改良した地盤に対して遠心模型掘削装置を用いて自立矢板掘削実験を行い、改良効果を調べた。その結果得られた主な知見は以下の通りである。即ち、 【.encircled1.】無支保の矢板掘削時における粘土地盤の崩壊パターンは、強度が一様な地盤と増加する地盤とは異なったものとなる。即ち前者では矢板が水平に移動し矢板背面、前面ともに滑り線を伴う破壊が生じるが、後者では矢板は下端部を中心に前方へ倒れ込むように変位し、背面のみに滑り線が形成される。 【.encircled2.】一様地盤で自立矢板掘削をする場合、矢板の根入れ効果は殆ど期待できないが、強度増加地盤では根入れの増加によって地盤の安定性は著しく増加する。 【.encircled3.】掘削に伴う矢板の変位、並びに矢板に生じる歪みの増加傾向は、矢板平面の土が主働化するときの応力〜ひずみ関係に強く影響される。 【.encircled4.】自立矢板掘削においては、矢板背面を改良することにより矢板に作用する主働側の土圧及び矢板の歪みが減少し、地盤の安定性が増加する。