地下水問題に関する調査検討
工事に伴い、地下水の流れが変化したり、地下水位が低下することがあります。工事による影響を把握するためには、地下水位等の観測や降水量等の気象データをもとに定性的に検討することが基本ですが、定量的な把握や事前の影響予測等には数値解析手法が有効となります。
<タンクモデルを用いた影響判定例>
長期間にわたる工事を行う場合は、工事中に異常渇水年に遭遇することがあります。その場合に、観測データが工事による影響を示しているのか、異常渇水によるものなのかを定量的に判断するためには、タンクモデル等の水収支解析を行うのが有効です。
<被圧地下水による盤ぶくれ例>
地盤面より10m程度の掘削底面付近に粘性土が2~3m分布し、以深に被圧された砂質地盤が厚く分布している地盤で、盤ぶくれを生じたものです。ここでは、SMW工法による遮水性土留が施工されていましたが、浸透流解析結果をもとにディープウェル工法により掘削底面下の被圧地下水位を低下させる補助工法を追加しました。
臨海道路で発生した空洞の発生原因および対策工の検討を行うため、空洞発生前の解析地盤モデルを作成し、有限要素法による非定常浸透流解析を行いました。
解析結果から、橋台つま先部における局所動水勾配(Ivmax)は0.90で、パイピングが生じる局所動水勾配(Iv≧0.5)を大きく上回っていることから、空洞は橋台前後で生じた水頭差によるパイピングが原因で発生したことが検証できました。
応急対策工としては橋台基礎下の空洞部に水中コンクリートを打設した後、橋台背後の空洞部にグラウトを注入しました。また、恒久対策工としては水路内へのコンクリート打設(H=1.2m)を計画しました。
解析結果から、橋台つま先部における局所動水勾配(Ivmax)は0.90で、パイピングが生じる局所動水勾配(Iv≧0.5)を大きく上回っていることから、空洞は橋台前後で生じた水頭差によるパイピングが原因で発生したことが検証できました。
応急対策工としては橋台基礎下の空洞部に水中コンクリートを打設した後、橋台背後の空洞部にグラウトを注入しました。また、恒久対策工としては水路内へのコンクリート打設(H=1.2m)を計画しました。
道路の切土工事により、周辺井戸への影響(井戸枯れ等)が懸念されたため、準三次元浸透流解析による地下水位低下の影響評価を行いました。
その結果、切土部周辺では最大 4m 以上の地下水位低下が生じる可能性があること、また路線の中心線から約130m の範囲までは 0.5m 以上の地下水位低下が生じる可能性があることがわかりました。
そのため調査地では 7箇所で井戸枯れが生じ、他の 6箇所でも井戸枯れに近い状態となる危険性があると評価しました。
その結果、切土部周辺では最大 4m 以上の地下水位低下が生じる可能性があること、また路線の中心線から約130m の範囲までは 0.5m 以上の地下水位低下が生じる可能性があることがわかりました。
そのため調査地では 7箇所で井戸枯れが生じ、他の 6箇所でも井戸枯れに近い状態となる危険性があると評価しました。
移流分散解析
土壌・地下水汚染や廃棄物処分場からの漏洩等、地下水中の溶存物質の挙動を予測するには、 移流分散解析プログラム「Dtransu-2D/EL・3D/EL」を用いて解析します。 数値解析結果と現地での観測結果を対比するまでの観測体制がまだ確立されておらず、 解析に必要な物性の設計値を決定するのが難しい問題はありますが、汚染物質の挙動を定量的に理解する上で重要なツールとなります。
下図は、GL-0.5m地点の汚染物質の濃度が、GL-4.0m地点にある不透水物質の部分を越えて、経時変化していく様子を予測した事例です。
下図は、GL-0.5m地点の汚染物質の濃度が、GL-4.0m地点にある不透水物質の部分を越えて、経時変化していく様子を予測した事例です。
盛土に伴う地盤の安定・変形解析
<軟弱地盤上の盛土によるすべり例>
軟弱地盤上の盛土が円弧すべりを生じたものです。対策工としては、サンドコンパクションパイルにより地盤改良を行った後、盛土を行いました。
建物の不同沈下調査・検討
建築構造物を建設するにあたっては、建築後の構造物が有害な沈下を生じたり、損傷等が生じないように、事前調査等を行っておく必要があります。事前調査の重要性は、小規模な構造物から大規模な構造物まで調査手法の差はあるものの同じです。
<建物基礎の変状例>
建物の基礎地盤の地耐力が不足していたため、不同沈下を生じ、基礎にクラックが発生したものです。事後調査結果をもとに、基礎の地耐力はやや不足しているものの、基礎の不同沈下量及び傾斜角とも基準値以内であること、沈下が継続していないこと、クラックが基礎底面まで連続していないことなどから、クラック部をエポキシ樹脂で充填する対策を行いました。
<軟弱粘性土地盤での不同沈下例>
軟弱粘性土層が16m以上と厚く分布する地点で、直接基礎構造の倉庫が倉庫内の荷重増加により圧密沈下を生じ、不同沈下が生じたものです。応急対策として、ジャッキアップに不同沈下補正を行いましたが、最終沈下量が100cm程度と大きいことが予想され、外周を新たに杭基礎構造の建物で囲みました。
液状化解析
2001年芸予地震では、過去大きな地震に見舞われたことのなかった山口県内において、小規模ではありますが液状化が確認されました。地震時に生じる液状化現象は、地盤やその上の構造物に大きな被害を生じさせることから、液状化被害の程度を把握することは、液状化対策や地震後の対応を適切に行うためにも非常に重要なことです。
また、近年は、仕様準拠型設計から性能規定型基準に基づく性能設計を具現化するために、重要構造物に対しては詳細な地震応答解析が必要となってきています。これらの解析を行うにあたっては、解析に用いられる土の構成モデルや使用するプログラムの解法の特徴等を理解しておく必要がありますが、計算に用いる土の動的性質に関する知識も必要となります。
以上のことを考慮したうえで、当社では、土質調査、土質試験結果をもとにしたFL法による簡易予測だけでなく、室内液状化試験結果や地震応答解析結果をもとにした詳細な予測も行える体制を整えています。
また、近年は、仕様準拠型設計から性能規定型基準に基づく性能設計を具現化するために、重要構造物に対しては詳細な地震応答解析が必要となってきています。これらの解析を行うにあたっては、解析に用いられる土の構成モデルや使用するプログラムの解法の特徴等を理解しておく必要がありますが、計算に用いる土の動的性質に関する知識も必要となります。
以上のことを考慮したうえで、当社では、土質調査、土質試験結果をもとにしたFL法による簡易予測だけでなく、室内液状化試験結果や地震応答解析結果をもとにした詳細な予測も行える体制を整えています。
当社では、液状化判定システム「LIQUEUR」、「LIQ/PV Win」等を使用し、各機関に応じた液状化判定が可能です。「LIQUEUR」では地震応答解析で残留ひずみ等の地盤の非線形性が考慮できる解析プログラムYUSAYUSA-2が利用できるため、1次元の有効応力解析にも対応できます。また、港湾の施設の技術上の基準・同解説(平成19年)に採用されたFLIP(Ver6.0.6)による1次元の地震応答解析と液状化判定も可能です。
FLIP(Finite element analysis of Liquefaction Program) は有限要素法に基づく2次元動的有効応力解析プログラムです。液状化する地盤上に構築された構造物の地震による被害の予測機能を持ち、岸壁や盛土構造物等の港湾施設の耐震解析に広く用いられています。弊社は、一般社団法人 FLIP コンソーシアムの会員となっており、FLIPに関する最新情報の取得に努めるとともに、常に最新版のプログラム使用を心がけております。
ALID/Winは、ALID研究会の議論に基づいて開発されたプログラムで、液状化に伴う残留変形解析を行う2次元の流動簡易評価法プログラムです。液状化に伴って発生する過剰間隙水圧の消散による沈下(液状化層の圧縮)とあわせて、地盤の残留変形量を求めることができます。
ALIDは、「河川構造物の耐震性能照査指針・解説(H24.2),水管理・国土保全局治水課」における静的照査法として採用されており、河川堤防での適用事例が多くなっています。
ALIDは、「河川構造物の耐震性能照査指針・解説(H24.2),水管理・国土保全局治水課」における静的照査法として採用されており、河川堤防での適用事例が多くなっています。
土砂災害に関する地質解析
~ 地すべり,崖崩れ等の斜面・岩盤崩壊,土石流ほか ~
土砂災害は私たちの命、財産を短時間のうちに奪ってしまいます。このような現象が生じるとすれば、その発生位置の特定と起こりうる現象を事前にある程度予知することにより、被害を防止・回避することが可能です。また、発生した後の進捗状況を把握して適切な対応をとることも可能です。
当社は、これらの災害を引起す地形・地質上の素因や特徴を抽出し、分かり易く表現することにより、被害を最小限に抑える手助けが出来ます。
当社は、これらの災害を引起す地形・地質上の素因や特徴を抽出し、分かり易く表現することにより、被害を最小限に抑える手助けが出来ます。
トンネルの地質解析
トンネル(山岳トンネルなど)建設においては、ルート選定計画・設計・施工・維持管理の一連の流れの中で、各段階に対応した地質調査が行われます。 地質調査の方法は、広範囲の概略調査から必要な範囲の詳細調査へと段階的に行われるのが一般的です。 要求される地質図の中では、下に示すような特に設計段階の地質平面図・地質断面図は重要で、後々まで利用されます。
これらの求められる要求に従い、必要な地質解析を行い、分かり易く各種機関の基準に従った成果を提出することが出来ます。
これらの求められる要求に従い、必要な地質解析を行い、分かり易く各種機関の基準に従った成果を提出することが出来ます。

