特許 7390943 地盤評価方法および地盤評価装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-24

(45)【発行日】2023-12-04

(54)【発明の名称】地盤評価方法および地盤評価装置

(51)【国際特許分類】

   E02D 1/02 20060101AFI20231127BHJP

   E02D 17/04 20060101ALI20231127BHJP

【ＦＩ】

E02D1/02

E02D17/04 Z

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020044298

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021143559

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2023-02-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】栗本 悠平

(72)【発明者】

【氏名】浅香 美治

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０１４８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－２３７８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２１１５１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２３８１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １／０２

Ｅ０２Ｄ １７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価方法であって、
事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定するステップと、
孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するステップと、
対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定するステップと、
規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価するステップとを有することを特徴とする地盤評価方法。

【請求項2】

孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価装置であって、
事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定する特性規定手段と、
孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するＮ値取得手段と、
対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定する離隔距離設定手段と、
規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価する評価手段とを有することを特徴とする地盤評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤評価方法および地盤評価装置に関し、特に、洪積砂質土層を対象とした孔掘削に伴う地盤の緩みを評価するのに好適な地盤評価方法および地盤評価装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、仮設構造物あるいは本設構造物の安全性を向上させることを目的に、地盤内に地盤アンカーを設置し、応力や変位を軽減させることが知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。例えば、図５に示すように、大規模平面掘削時の山留め支保工１や地震力・強風による転倒防止策として地盤アンカー２を利用する。施工条件によっては、先行打設された杭の近傍に地盤アンカーを定着させることもある。しかしながら、孔掘削側面から０．５ｍ以内の領域では地盤のＮ値が低下するとされるため（例えば、図６、図７を参照）、地盤アンカーの設計時にはその影響を適切に評価する必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－７８４９９号公報

【文献】特開２００５－２１３９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

孔掘削の影響を適切に評価するためには、対象領域にて標準貫入試験などの地盤調査を必要に応じて幾つか実施すればよいが、調査数や調査項目によっては工事費用が増加してしまう。また、各学会の指針では孔掘削に伴う周辺地盤の緩みに対する具体的な言及はされておらず、実際の設計では掘削孔の側面からある程度の離隔を設けるなど、明確な判定基準は存在しない。この場合、対象地盤の特性を過小評価する可能性もあり、地盤アンカーの配置や施工管理が煩雑となる。このため、既往の研究結果と観測結果に基づいて、追加の地盤調査を必要としない孔掘削に伴う地盤の物性変化を評価可能な手法が求められていた。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、追加の地盤調査をすることなく、孔掘削に伴う地盤の物性変化を評価可能な地盤評価方法および地盤評価装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る地盤評価方法は、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価方法であって、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定するステップと、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するステップと、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定するステップと、規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価するステップとを有することを特徴とする。

【0007】

また、本発明に係る地盤評価装置は、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価装置であって、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定する特性規定手段と、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するＮ値取得手段と、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定する離隔距離設定手段と、規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価する評価手段とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る地盤評価方法によれば、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価方法であって、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定するステップと、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するステップと、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定するステップと、規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価するステップとを有するので、孔掘削に伴う地盤の緩みを評価するために地盤調査を追加で実施する必要がなく、孔掘削に伴う対象地盤（例えば洪積砂質土層）の物性変化を簡便に評価することができるという効果を奏する。

【0009】

また、本発明に係る地盤評価装置によれば、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価装置であって、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定する特性規定手段と、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するＮ値取得手段と、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定する離隔距離設定手段と、規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価する評価手段とを有するので、孔掘削に伴う地盤の緩みを評価するために地盤調査を追加で実施する必要がなく、孔掘削に伴う対象地盤（例えば洪積砂質土層）の物性変化を簡便に評価することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明に係る地盤評価方法の実施の形態を示す概略手順図である。

【図2】図２は、本発明に係る地盤評価装置の実施の形態を示す概略構成図である。

【図3】図３は、洪積砂質土層のＮ値の比率と離隔距離の比率の関係を示す図である。

【図4】図４は、洪積砂質土層のＮ^０．６の比率と離隔距離の比率の関係を示す図である。

【図5】図５は、従来の地盤アンカーの利用例を示す側断面図である。

【図6】図６は、従来の杭孔掘削前後における周辺地盤の特性（木村ら、２００２）の一例を示す図である。

【図7】図７は、従来の観測結果による洪積砂質土層のＮ値と離隔距離の関係の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明に係る地盤評価方法および地盤評価装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0012】

本実施の形態は、孔掘削前の地盤調査結果から対象地盤の特性を事前に把握し、Ｎ値の比率と掘削孔からの離隔距離の関係を利用して対象地盤の緩みの影響範囲と程度を求め、対象地盤の物性変化を評価するものである。これにより、地盤アンカーの設計合理化および省力化を図る。本実施の形態では、対象地盤として洪積砂質土層（砂質地盤）を想定しているが、本発明はこれに限るものではない。

【0013】

（地盤評価方法）
次に、本発明に係る地盤評価方法の実施の形態について説明する。
図１に示すように、本実施の形態に係る地盤評価方法は、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する方法であって、以下のステップＳ１～Ｓ４の手順を有する。

【0014】

［ステップＳ１］
ステップＳ１は、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定するものである。より具体的には、事前に把握されている図７のような関係に基づいて、後述の図３の関係、図４の関係を作成し、作成した関係から、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定する。

【0015】

図３は、孔掘削に伴う洪積砂質土層のＮ値の比率と掘削孔からの離隔距離の比率の関係を示したものであり、図７の結果に基づいている。（ａ）は洪積砂質土層のＮ値が４０未満、（ｂ）は洪積砂質土層と上総層群のＮ値が６０以上の場合である。縦軸のＮ値の比率は、観測結果による掘削孔側面から最も遠い地点の洪積砂質土層のＮ値（Ｎ_基準）を原地盤と同等とみなし、各離隔距離における孔掘削後の地盤のＮ値（Ｎ_掘削後）をそれで除した値である。これは、洪積砂質土層のせん断強度を評価する際に利用する。横軸の離隔距離の比率は、掘削孔側面からの距離を杭径（孔径）で除した値である。

【0016】

図４は、Ｎ値の比率の０．６乗値（Ｎ^０．６）と掘削孔からの離隔距離の比率の関係を示したものである。砂質地盤のＮ値は、変形係数の０．６乗に比例するため、本実施の形態では変形係数の評価指標としてＮ値の比率の０．６乗値を利用する。

【0017】

洪積砂質土層と上総層群のＮ値が６０以上（図７（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ））では、掘削孔からの離隔距離に関わらず、若干のばらつきはあるがＮ値やＮ値の比率、Ｎ^０．６の比率に急激な変化はみられない。一方、洪積砂質土層のＮ値が４０未満（図７（ａ）、図３（ａ）、図４（ａ））では、Ｎ値の比率とＮ^０．６の比率が離隔距離の比率０．９未満において徐々に低下する傾向にある。これらを踏まえ、離隔距離の比率に応じたＮ値の比率とＮ^０．６の比率の下限値を図３と図４の図中の破線で規定する。規定した下限値が、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性に相当する。なお、洪積砂質土層のＮ値が４０以上６０未満では、Ｎ値３５以上の地盤では離隔距離に依らずＮ値が変化しない観測結果（図３（ａ））に基づき、Ｎ値が６０以上の地盤と同様に評価する。

【0018】

［ステップＳ２］
ステップＳ２は、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するものである。例えば、建築物の設計・施工計画の策定に必要な基礎資料の収集を目的として、孔掘削前に実施される地盤調査結果のみを利用する。具体的には、標準貫入試験などから得られる地盤のＮ値を判定指標とする。可能であれば、地盤の緩み領域とその程度を評価しておくべき地点の近傍で実施された地盤調査結果を採用することが望ましい。

【0019】

［ステップＳ３］
ステップＳ３は、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定するものである。

【0020】

［ステップＳ４］
ステップＳ４は、上記のステップＳ１で規定した下限値に対して、上記のステップＳ２で取得した対象地盤のＮ値と、ステップＳ３で設定した離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値（物性変化）を評価するものである。

【0021】

（実施例）
次に、本実施の形態の実施例を説明する。なお、ステップＳ１における下限値（特性）の規定が完了しているものとする。

【0022】

まず、評価対象となる洪積砂質土層とそのＮ値を地盤調査結果から読み取る（ステップＳ２）。続いて、対象地盤の掘削孔からの離隔距離を確認する（ステップＳ３）。次に、それらの情報と図３と図４の破線（下限値）を用いて、孔掘削後の離隔距離でのＮ値を評価する（ステップＳ４）。評価したＮ値を用いて、対象地盤のせん断強度と変形係数を算出する。算出値を地盤アンカーの設計に利用する。

【0023】

例えば、洪積砂質土層のＮ値が６０、かつ離隔距離の比率１．０および０．７０、０．３０を評価対象とする場合、Ｎ値の比率は図３（ｂ）に示した破線に基づいて、それぞれ１．０（Ｎ値６０）、０．８５（Ｎ値５１）、０．７０（Ｎ値４２）と判定し、せん断強度の算出に利用する。Ｎ^０．６の比率も同様にして、図４（ｂ）に示した破線に基づいて、それぞれ１．０、０．９１、０．８１と判定し、変形係数の低減率として利用する。

【0024】

このように、本実施の形態によれば、地盤の緩みを評価するために地盤調査を追加で実施する必要がなく、孔掘削に伴う洪積砂質土層の物性変化を簡便に評価することができる。このため、追加調査に伴う費用と工期を削減できる。建築物の設計・施工計画段階にて実施されている事前の地盤調査結果に基づいた評価であるため、掘削孔の近傍に設置する地盤アンカーの設計を省力化できる。また、地盤に掘削孔を設ける場合の周辺地盤の緩み評価を合理化できる。なお、孔掘削に伴う周辺地盤の緩みは、既存杭引抜き時に生じる現象と同様である。

【0025】

（地盤評価装置）
次に、本発明に係る地盤評価装置の実施の形態について説明する。
図２に示すように、本実施の形態に係る地盤評価装置１０は、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価するものであって、特性規定手段１２と、Ｎ値取得手段１４と、離隔距離設定手段１６と、評価手段１８とを有する。

【0026】

特性規定手段１２は、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定するものである。より具体的には、特性規定手段１２は、事前に把握されている図７のような関係に基づいて、上記の図３の関係、図４の関係を作成し、作成した関係から、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性（下限値）を規定する。特性規定手段１２の詳細な処理内容は、上記のステップＳ１の処理内容と同様であるので説明を省略する。特性規定手段１２は、例えば、演算処理が可能なコンピュータ装置、Ｎ値と離隔距離の関係が格納されたデータベースなどを用いて構成することができる。

【0027】

Ｎ値取得手段１４は、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するものである。Ｎ値取得手段１４の詳細な処理内容は、上記のステップＳ２の処理内容と同様であるので説明を省略する。Ｎ値取得手段１４は、例えば、演算処理が可能なコンピュータ装置、データベースなどを用いて構成することができる。

【0028】

離隔距離設定手段１６は、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定するものである。離隔距離設定手段１６の詳細な処理内容は、上記のステップＳ３の処理内容と同様であるので説明を省略する。離隔距離設定手段１６は、例えば、演算処理が可能なコンピュータ装置を用いて構成することができる。

【0029】

評価手段１８は、上記の特性規定手段１２で規定した下限値に対して、上記のＮ値取得手段１４で取得した対象地盤のＮ値と、離隔距離設定手段１６で設定した離隔距離を当てはめて、孔掘削後の離隔距離での対象地盤のＮ値（物性変化）を評価するものである。評価手段１８の詳細な処理内容は、上記のステップＳ４の処理内容と同様であるので説明を省略する。評価手段１８は、例えば、演算処理が可能なコンピュータ装置を用いて構成することができる。

【0030】

上記の構成によれば、地盤の緩みを評価するために地盤調査を追加で実施する必要がなく、孔掘削に伴う洪積砂質土層の物性変化を簡便に評価することができる。このため、追加調査に伴う費用と工期を削減できる。建築物の設計・施工計画段階にて実施されている事前の地盤調査結果に基づいた評価であるため、掘削孔の近傍に設置する地盤アンカーの設計を省力化できる。また、地盤に掘削孔を設ける場合の周辺地盤の緩み評価を合理化できる。なお、孔掘削に伴う周辺地盤の緩みは、既存杭引抜き時に生じる現象と同様である。

【0031】

以上説明したように、本発明に係る地盤評価方法によれば、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価方法であって、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定するステップと、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するステップと、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定するステップと、規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価するステップとを有するので、孔掘削に伴う地盤の緩みを評価するために地盤調査を追加で実施する必要がなく、孔掘削に伴う対象地盤（例えば洪積砂質土層）の物性変化を簡便に評価することができる。

【0032】

また、本発明に係る地盤評価装置によれば、孔の掘削に伴う周辺の対象地盤の物性変化を評価する地盤評価装置であって、事前に把握されている孔の掘削に伴う地盤のＮ値と掘削した孔からの離隔距離の関係を利用して、地盤の緩みの影響範囲と程度に関する特性を規定する特性規定手段と、孔を掘削する前に実施した地盤調査の結果から、対象地盤のＮ値を取得するＮ値取得手段と、対象地盤に掘削される孔からの離隔距離を設定する離隔距離設定手段と、規定した特性に対して、対象地盤のＮ値と孔からの離隔距離を当てはめて、孔を掘削した後の離隔距離における対象地盤のＮ値を評価する評価手段とを有するので、孔掘削に伴う地盤の緩みを評価するために地盤調査を追加で実施する必要がなく、孔掘削に伴う対象地盤（例えば洪積砂質土層）の物性変化を簡便に評価することができる。

【産業上の利用可能性】

【0033】

以上のように、本発明に係る地盤評価方法および地盤評価装置は、地盤アンカーが設置される地盤の評価に有用であり、特に、追加の地盤調査をすることなく、孔掘削に伴う地盤の物性変化を評価するのに適している。

【符号の説明】

【0034】

１０ 地盤評価装置
１２ 特性規定手段
１４ Ｎ値取得手段
１６ 離隔距離設定手段
１８ 評価手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】