ISBN978-4-87759-032-1 JICE資料第111002号 河川堤防の構造検討の手引き (改訂版) 平成24年2月 財団法人 国土技術研究センター Japan Institute of Construction Engineering(JICE) 㻌 ➨䠏❶㻌 㻌 㻌 タィ䛾䛯䜑䛾ㄪᰝ㻌 䠏䠊䠍㻌 タィ䛾䛯䜑䛾ᇶ♏ㄪᰝ Ἑᕝሐ㜵ࡢᏳᛶࡣࠊሐ㜵ࡢᙧ≧ࡸᅵ㉁᮲௳ࡢࠊὥỈࡢ≉ᛶሐ㜵ࡢ⨨ࢀࡓሙࡢ᮲௳ ᨭ㓄ࡉࢀࡿࠋࡲࡓࠊሐ㜵ࡀ◚ሐࡋࡓሙྜࡢᙳ㡪ࡣࠊỏ℃ᇦࡢ≉ᛶࡼࡗ࡚ࡁࡃ␗࡞ࡿࠋࡋࡓࡀ ࡗ࡚ࠊἙᕝሐ㜵ࡢᏳᛶ↷ᰝ࠶ࡓࡗ࡚ࡣࠊࡇࡢࡼ࠺࡞Ⅼࢆ༑ศ⪃៖ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡾࠊᑐ㇟༊ 㛫ࢆࡾࡲࡃ⮬↛᮲௳ࠊ♫᮲௳ࠊἙᕝ࠶ࡿ࠸ࡣἙ㐨ࡢ≉ᛶࠊἙᕝ⟶⌮タࠊ≉Ἑᕝࡸሐ㜵ࢆ ᶓ᩿ࡍࡿᵓ㐀≀ࠊ࠾ࡼࡧሐ㜵ࡢ⌧ἣࡸ⿕⅏ᒚṔ➼ࢆ༑ศᢕᥱࡋ࡚࠾ࡃࡇࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࠋ ㄪᰝࡢ᪉ἲࡣ㈨ᩱㄪᰝ࠾ࡼࡧ⌧ᆅ㋃ᰝࡀ୰ᚰ࡛࠶ࡾࠊㄪᰝࢆຠ⋡ⓗ㐍ࡵࡿࡓࡵࡣࠊ᪤ ࡢ ྛ✀ࡢㄪᰝࡢᡂᯝࢆ✚ᴟⓗά⏝ࡍࡿ᭷ຠ࡛࠶ࡿࠋ ᇶ♏ㄪᰝࡢ⤖ᯝࡣࠊᑐ㇟༊㛫ࡢሙࡢ⨨ࡅࠊࡍ࡞ࢃࡕ⮬↛᮲௳࡞ࡽࡧ♫᮲௳ࡢᢕᥱ ⏝ࡍࡿࡶࠊἙᕝሐ㜵ࡢಶࠎࡢᶵ⬟ᑐᛂࡋࡓㄪᰝࡢᇶ♏ⓗ࡞㈨ᩱࡋ࡚ά⏝ࡍࡿࠋ 䠏䠊䠍䠊䠍㻌 ⮬↛᮲௳ㄪᰝ㻌 㸯㸧Ỉᩥ࠾ࡼࡧỈ⌮㻌 ሐ㜵ࡢᏳᛶ↷ᰝ࡛ࡣࠊእຊࡋ࡚ࡢὥỈ≉ᛶࡢᢕᥱࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࠋእຊタᐃࡢࡓࡵࡢලయ ⓗ࡞ㄪᰝࡘ࠸࡚ࡣࠊ䠏䠊䠎⠇㸦⪏ᾐ㏱㸧䚸䠏䠊䠏⠇㸦⪏㣗㸧࠾ࡼࡧ䠏䠊䠐⠇㸦⪏㟈㸧ࡢಶࠎࡢᶵ ⬟ᑐᛂࡋࡓㄪᰝࡋ࡚ヲ㏙ࡍࡿࡀࠊᇶ♏ㄪᰝࡋ࡚ࡣࠊὶᇦࡢ㝆㞵≉ᛶࠊὶฟ≉ᛶࠊ࠾ࡼࡧ せὥỈࡢὥỈ⥅⥆㛫ࡸỈἼᙧ➼ࡢὥỈ≉ᛶࡢᴫせࢆᢕᥱࡍࡿࡇࢆ┠ⓗࡋ࡚ㄪᰝࢆᐇ ࡍࡿࠋ 㸰㸧ᆅᙧ࠾ࡼࡧᆅ㉁ ሐ㜵ࡢᏳᛶ↷ᰝ࠶ࡓࡗ࡚ࡣࠊሐ㜵ᩚഛ༊㛫ࡢᆅᙧᆅ㉁᮲௳ࢆ༑ศ⌮ゎࡋ࡚࠸ࡿࡇࡀ 㔜せ࡛࠶ࡿࠋሐ㜵ἢ࠸ࡢᆅᙧࡣᆅ┙ࡢ㧗పࡸᇶ♏ᆅ┙ࡢ⾲ᒙᅵ㉁᮲௳ࢆ㢮᥎ࡓࡵࡢሗ࡞ࡿࠋ ࡇࡢࡼ࠺࡞ሗࢆ㞟⣙ࡋࡓࡶࡢࡋ࡚ࠗỈᆅᙧศ㢮ᅗ࠘(ᅜᅵᆅ⌮㝔ࠊᾏ㐨㛤Ⓨᒁ)ࡀᩚഛ ࡉࢀ࡚࠸ࡿἙᕝࡶ࠶ࡾࠊᆅᙧᅗຍ࠼࡚ࡇࢀࡽࢆ᭷ຠ⏝ࡍࡿࡇࡀ࡛ࡁࡿࠋ≉ᾐ㏱ࡼ ࡿሐ㜵ࡢ⿕ᐖࡣࠊࠗỈᆅᙧศ㢮ᅗ࡛࠘࠸࠺ࠕᪧἙ㐨࣭ᪧⴠᇼࠖࡢࡼ࠺≉ᐃࡢỈᆅᙧศ㢮 ࡢ⟠ᡤከⓎࡍࡿഴྥࡀ▱ࡽࢀ࡚࠾ࡾࠊࡇࡢࡼ࠺࡞せὀពᆅᙧࡢศᕸࢆᢕᥱࡍࡿࡇࡶᚲせ࡛ ࠶ࡿࠋ ୍᪉ࠊᆅ㉁ࡣሐ㜵ࡢᇶ♏ᆅ┙ࢆᵓᡂࡍࡿࡶࡢ࡛ࠊሐ㜵ࡀᇶ♏ᆅ┙୍య࡞ࡗ࡚ὥỈࡸᆅ㟈 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ピット)からは良質な試料の採取も可能である。ただし、大規模な掘削は堤防の安全性に影響 とができる。N値からは、経験則により土の強度定数を類推することが可能である。標準貫入 を及ぼすこともあるので、箇所数や掘削の規模を最小限に抑える必要がある。また、試掘調査 試験を実施する位置は、堤体および基礎地盤とも原則として深さ1m毎とする。 の終了後には、同質の材料で試掘孔を埋め戻し、タンパー等を用いて十分に転圧しなければな ③土質試験 らない。 標準貫入試験器によって採取した乱した試料を対象に、堤体および基礎地盤の分類特性、す なお、堤防新設の場合は基礎地盤のみが対象となるが、調査の内容や方法は基本的には同じ なわち物理的な性質を把握するための土質試験を実施する。試験の項目は表 3.2.1 に示すとおり である。築堤材料については、この段階で土取場等が決まっていれば試料を採取し、少なくと である。実施する頻度は土質が変化する深さごとを原則とするが、土質が比較的均一とみられ る場合でも、堤体では1mごと、基礎地盤については2~3mごとに実施しておくことことが 望ましい。なお、土質試験の方法は地盤工学会の基準6)による。 も表 3.2.1 に示すような土質試験を実施しておく必要がある。 4)堤防横断方向の土質調査 (1)調査対象箇所の選定 堤防横断方向の調査対象箇所は、堤防縦断方向の土質調査地点の中から浸透に対して条件が 表 3.2.1 堤防縦断方向の土質調査における土質試験の項目 土質試験の項目 土粒子の密度試験 礫質土 砂質土 粘性土 ○ ○ ○ 物理 含 水 量 試 験 ○ ○ ○ 試験 粒 度 試 験 ○ ○ ○ 液性限界・塑性限界試験 注) 注) ○ 注)礫質土は統一土質分類の礫粒土Gで、[G],[G-F],{GF}に該当する 砂質土は同じく砂粒土Sで、[S],[S-F],{SF}に該当する 粘性土は同じく細粒土 F で、{M},{C}に該当する 礫質土・砂質土は、細粒分含有率が 15%程度以上の場合には、液性限界・塑性限界試験を実施する ことが望ましい。 厳しい地点を選定する。ただし、区分した区間内に複数の縦断方向土質調査地点が配置されて いる場合であって、土質構成が類似する場合には、対象箇所を代表的な位置に限定してもよい。 堤防横断方向の調査対象箇所を選定するにあたっては、特に次のような点に留意する必要が ある。 a)堤体の土質について 堤体の土質で問題となるのは透水性の異なる土質が複雑に分布する堤体である。このような 堤体の土質構成を模式的に示したものが図 3.2.1 で、その多くは築堤履歴(3.1節)に関係した ものである。 浸透に対して特に問題となる堤体の土質条件を整理すると、概ね次のとおりである。 ①大部分が透水性の大きい土質で構成され、かつ裏のり尻付近に難透水性の土質が分布す ④その他の方法 ると想定される断面(図 3.2.1a) ・サウンディング調査 ②粘性土を主体に構成される堤体で、裏のりから表のりにかけて連続的に透水性の大きい サウンディング調査では、試料を採取できないので土質を直接的に観察することはできない が、得られた記録から土質や強度定数を類推することが可能である。サウンディング調査は、 一般的に調査機器が簡便で経済的でもあることから、既往の被災箇所周辺や旧河道等の要注意 土質が挟まれていると想定される断面(図 3.2.b) ③中央部の難透水性の土質を透水性の大きい土質が被覆し、かつ難透水層の土質の上面が 計画高水位に達していない断面(図 3.2.1c) 地形について上下流の境界位置を把握するために利用できる。その際の調査位置は、ボーリン なお、堤体土質に関わりなく、堤防ののり勾配が急な箇所や堤防の高さ(堤防天端高と堤内地 グ調査地点の上下流側の裏のり尻近傍とするとよい。 盤高の比高)が高く平均動水勾配(表のりの計画高水位位置と裏のり尻を結んだ直線の勾配) サウンディングの方法としては多くのものが開発されているが、多様な土質に適用でき、実 績が豊富なものは静的コ-ン貫入試験、動的コ-ン貫入試験およびスウェ-デン式サウンディ ングである。 の大きい箇所、あるいは高水敷の幅が特に狭い箇所やない箇所も、浸透に対して危険となりや すい箇所の条件のひとつである。b)基礎地盤の土質について 浸透が特に問題となる基礎地盤の土質構成は、堤体と同様に透水性の異なる土質が複雑に分 ・物理探査 布する地盤である。これを模式的に示したものが図 3.2.2 で、透水性地盤において裏のり尻下に 3.1節で述べた非破壊調査、すなわち電気探査等の物理探査も基礎地盤を構成する土質の物 25 26 c)⿕⅏ࡢᒚṔࡘ࠸࡚ ₃Ỉࡸࡢࡾࡍࡾ➼ࡢᾐ㏱㛵ࢃࡿ⿕⅏ࡢᒚṔࢆ᭷ࡍࡿ⟠ᡤࡣࠊሐయ࠶ࡿ࠸ࡣᇶ♏ᆅ┙ၥ 㢟࡞ࡿᅵ㉁᮲௳ࢆෆᅾࡍࡿ⟠ᡤ࠸࠼ࠊሐ㜵ᶓ᩿᪉ྥࡢㄪᰝ᩿㠃ࡋ࡚ඃඛⓗ㑅ᐃࡍࡿᚲ せࡀ࠶ࡿࠋ (2)ㄪᰝࡢෆᐜ ሐ㜵ᶓ᩿᪉ྥࡢᅵ㉁ㄪᰝࡢෆᐜࡣ௨ୗ♧ࡍ࠾ࡾ࡛ࠊᇶᮏⓗࡣ⦪᩿᪉ྥࡢࡑࢀྠᵝ࡛ 㼍㻕㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㼎㻕㻌 ࠶ࡿࡀࠊㄪᰝࡢ⤖ᯝࡣᾐ㏱ᑐࡍࡿሐ㜵ࡢᏳᛶࡢ↷ᰝ⤖ᯝ┤⤖ࡍࡿࡢ࡛ࠊሐయ࠾ࡼࡧᇶ♏ ᆅ┙ࢆᵓᡂࡍࡿᅵ㉁ࡢ㏱Ỉ≉ᛶ࡞ࡽࡧᙉᗘ≉ᛶ㛵ࡍࡿヲ⣽࡞ㄪᰝࡀᚲせ࡛࠶ࡿࠋ ①ᑐ㇟⟠ᡤࡢᅵ㉁ᵓᡂࢆᢕᥱࡍࡿࡓࡵࡢㄪᰝ ②ᑐ㇟⟠ᡤࢆᵓᡂࡍࡿᅵ㉁ࡢ㏱Ỉ≉ᛶࢆᢕᥱࡍࡿࡓࡵࡢㄪᰝ ③ᑐ㇟⟠ᡤࢆᵓᡂࡍࡿᅵ㉁ࡢᙉᗘ≉ᛶࢆᢕᥱࡍࡿࡓࡵࡢㄪᰝ ࡞࠾ࠊᑐ㇟⟠ᡤࡢ㏆ഐ࡛Ỉ㛛ࠊᵽ㛛➼ࡢ᪂タ࠾ࡼࡧᨵ⠏ࡶ࡞࠺ሐ㜵㛤๐ㄪᰝࡀᐇࡉࢀ 㼏㻕㻌 ࡚࠸ࡿሙྜࡣࠊࡑࡢሗ࿌᭩ࡣሐ㜵ࡢᅵ㉁ᵓᡂࢆᢕᥱࡍࡿୖ࡛ᴟࡵ࡚㔜せ࡞㈨ᩱ࡞ࡿࠋ ᅗ 㻟㻚㻞㻚㻝㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 ᾐ㏱䛜ၥ㢟䛸䛺䜛ሐయ䛾ᅵ㉁ᵓᡂ㻌 (3)ㄪᰝᆅⅬࡢ㓄⨨ ㄪᰝᑐ㇟⟠ᡤෆ࡛⾜࠺ᅵ㉁ㄪᰝ࡛ࡣࠊሐయ࠾ࡼࡧᇶ♏ᆅ┙ࡽ࡞ࡿሐ㜵ࡀ㐺ษࣔࢹࣝࡀ ⢓ᛶᅵ➼ࡢ㞴㏱Ỉᒙࡀศᕸࡋ࡚࠸ࡿࠊ࠸ࢃࡺࡿ⾜Ṇࡾᆅ┙ࢆᙧᡂࡋࠊᇶ♏ᆅ┙ࡢᾐ㏱Ỉࡣ ࡛ࡁࡿࡼ࠺ࠊㄪᰝᆅⅬࢆ㓄⨨ࡍࡿᚲせࡀ࠶ࡿࠋ࣎㸫ࣜࣥࢢㄪᰝᆅⅬࡢᩘࡋ࡚ࡣࠊሐ㜵ࡢつᶍ䠄㧗 ሐయෆୖ᪼ࡋ࡚ᾐ₶㠃ࢆᢲࡋୖࡆࠊ₃Ỉࡸࡍࡾ◚ቯࡀⓎ⏕ࡋࡸࡍࡃ࡞ࡿࠋࡲࡓࠊࡢࡾᑼ ࡉࡸᩜᖜ㸧ࡸሐయ࡞ࡽࡧᇶ♏ᆅ┙ࡢᅵ㉁ᵓᡂࡢ」㞧ࡉࡶࡼࡿࡀࠊ᭱ప㝈ձሐ㜵ኳ➃୰ኸ ㏆ഐࡢ㞴㏱Ỉᒙࡀⷧ࠸ሙྜࡣࠊᇶ♏ᆅ┙ࡽࡢ₃Ỉࡸࣃࣆࣥࢢ◚ቯࡀⓎ⏕ࡋࡸࡍ࠸ࠋ ㏆ࠊղࡢࡾ㠃ࡢ୰ኸ㏆ࠊճ⾲ࡢࡾ㠃ࡢ୰ኸ㏆ࡢ㸱⟠ᡤ⛬ᗘࡀᚲせ࡛࠶ࡿࠋࡓࡔࡋࠊሐ㜵 ࡇࡢࡼ࠺࡞ᇶ♏ᆅ┙᮲௳ࢆ᭷ࡍࡿ⟠ᡤࡢ᭷↓ࡣࠊሐ㜵⦪᩿᪉ྥࡢㄪᰝ⤖ᯝࡢࡳ࡛㢮᥎ࡍࡿࡇ ኳ➃ࡘ࠸࡚ࡣሐ㜵⦪᩿᪉ྥࡢㄪᰝࡀᐇࡉࢀ࡚࠸ࡿࡢ࡛ࠊࡑࡢ⤖ᯝࢆ⏝ࡍࢀࡤࡼ࠸ࠋሐయ ࡣ୍⯡ⓗࡣ㞴ࡋ࠸ࡀࠊࠗỈᆅᙧศ㢮ᅗ࠘➼ࡽุ᩿࡛ࡁࡿሙྜࡶ࠶ࡿࠋ࠸ࡎࢀࡏࡼሐ㜵 ࠾ࡼࡧᇶ♏ᆅ┙ࡢᅵ㉁ᵓᡂࡀ」㞧࡞ሙྜࡣࠊ࣎㸫ࣜࣥࢢㄪᰝᆅⅬࡢ㛫ࢆ⿵㛫ࡍࡿࡼ࠺ࢧ࢘ࣥ ⦪᩿᪉ྥࡢㄪᰝ࠾࠸࡚㏱Ỉᛶᆅ┙࡛࠶ࡿࡇࡀ☜ㄆࡉࢀࠊࡘ㞴㏱Ỉᛶࡢᅵ㉁ࢆつ๎ᣳ ࢹࣥࢢ➼ࡢㄪᰝᆅⅬࢆ㓄⨨ࡍࡿࡇࡀᮃࡲࡋ࠸ࠋ 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試料の採取および土質試験を実施する。個々の目的に応じた調査の方法は表 3.2.2 に示すとおり 標準貫入試験用サンプラーによって採取した乱した試料を、堤防縦断方向の調査と同様の項 で、ボ-リング調査、標準貫入試験および土質試験(物理試験)の方法等は堤防縦断方向の土 目の土質試験(試験の項目は表 3.2.1 と同様)に供するとともに、力学試験用に採取した試料に 質調査における項目(表 3.2.1)と同様である。 ついて表 3.2.3 に示す項目の土質試験を実施する。 また、新設堤防の照査にあたっては、土取場等から試料を採取し、別途材料試験を実施して 力学試験は乱さない試料(粘性土)もしくは密度調整した試料(礫質土および砂質土)につ いて実施するが、いずれも飽和状態を対象とし、試験の方法は地盤工学会の基準6)による。乱さ 締固め後の材料の浸透特性ならびに強度特性を把握する必要がある。 ない試料(粘性土)については、サンプリング、供試体の成形、供試体の試験機への設置等の 表 3.2.2 調査目的 各過程において、応力解放と機械的な乱れを受けることは避けられないが、できるだけ乾燥な 調査の目的に応じた調査の方法 どの乱れが小さくなるよう試料の取り扱いを丁寧に行うことが重要である。 調 査 方 法 堤 体 基礎地盤 土質構成の把握 ボーリング調査・サウンディング・電気探査等 浸透特性の把握 主として室内土質試験(粒度試験・室内 主として現場透水試験・土質試 透水試験) 験(粒度試験) 強度特性の把握 標準貫入試験・サウンディング・室内土質 主として標準貫入試験・サウンデ 試験(密度試験・せん断試験等) ィング 材料特性の把握 (堤防新設の場合) 室内土質試験(締固め試験および締固め た材料の密度試験・透水試験・せん断試 験等) 堤体の透水性を把握するための透水試験は原則としては礫質土あるいは砂質土を対象とし、 粘性土については、後述するように一定の値を設定することが望ましいことから、試験を行う 必要はない(第4章)。 a)現場透水試験 表 3.2.3 物 理 試 験 現場透水試験はボ-リング孔を利用して実施するもので(単孔式透水試験)、土の透水特性(透 水係数)を知ることができるほか、試験区間の間隙水圧を示す水頭(地下水位)を精度良く把 握することができる。現場透水試験の対象は、地下水面以下の飽和部分を構成する礫質土およ び砂質土で、主として基礎地盤が対象となる。 現場透水試験は、原則的には土質が変化する毎に実施することが望ましいが、同一ボ-リン グ孔で多数の試験を実施するのは難しく、土質に大きな変化(例えば同一地点に砂質土と礫質 土が分布するような場合)がない限りは、各ボ-リング調査地点で1箇所(深度)程度とする のが妥当である。 b)試料の採取 ここでの試料の採取とは力学試験(強度試験や透水試験)に供する乱さない試料を採取する 29 堤防横断方向の土質試験の項目(力学試験用試料) 土質試験の項目 力 学 試 験 礫質土 砂質土 粘性土 得られる定数等 土粒子の密度試験 ⃝ ⃝ ⃝ 土粒子の密度ρS 含水量試験 ⃝ ⃝ ⃝ 含水比wn 粒度試験 ⃝ ⃝ ⃝ 粒径加積曲線、10%粒径D 10 等 注3) ⃝ 液性限界wL、塑性限界wP ⃝ 湿潤密度ρt 液性限界・塑性限界試験 注3) 湿潤密度試験 ⃝ ⃝ 透水試験 ⃝ ⃝ UU 試験 三軸圧縮試験 CU 試験 もしくは一面せ CUB 試験 ん断試験注4) CD 試験 材料試験(堤防新設の場合) 飽和透水係数kS ⃝ 粘着力cU(内部摩擦角φU ) ⃝ ⃝ ◎ 粘着力cCU ,内部摩擦角φCU ◎ ◎ ⃝ 粘着力c,c’ 内部摩擦角φ,φ’ ◎ ◎ ⃝ ⃝ 粘着力c d ,内部摩擦角φd ⃝ 最大乾燥密度ρdmax 等 注 1)UU 試験は非圧密非排水条件、CU 試験は圧密非排水条件、CUB 試験は圧密非排水条件(間隙水圧測定)、 CD 試験は圧密排水条件である 注 2)土質分類(礫質土、砂質土、粘性土)は表 3.2.1 に同じである 30 注 3)礫質土・砂質土は、細粒分含有率が 15%程度以上の場合には、液性限界・塑性限界試験を実施することが望ま しい 注 4)せん断強度試験の結果は、一般全応力法によるすべり安定計算に利用する 3.3 侵食に対する構造検討のための調査 3.3.1 河道特性調査 1)調査の目的 一方、強度定数を知るための試験は三軸圧縮試験もしくは一面せん断試験による。試験条件 侵食に対する堤防の安全性は河道の特性に大きく支配される。すなわち、外力という面では には、UU 試験(非圧密非排水条件)、CU 試験(圧密非排水条件)、CUB 試験(圧密非排水 洪水時の堤防近傍の流速が問題となるが、この流速は河道の平面的、縦断的、横断的な形状と 条件、間隙水圧測定)、CD 試験(圧密排水条件)があり、試料の透水性や堤体の土層構成か 深く関係し、また、耐力という面では堤防表のり面の護岸や植生による被覆状況とともに河床 ら想定される被災メカニズム、土質の不均質さ、隣接する土層の排水条件などを考慮し工学的 の変動状況等が関わってくる。このことから、侵食に対する堤防の安全性照査においては河道 判断の上、選択する。また、三軸圧縮試験と一面せん断試験は、圧密条件やせん断モード等が 7) 異なることから 、想定される圧密応力履歴や被災メカニズム等を勘案し、目的に応じたせん 断試験を選択すること、両試験から得られた強度定数を混同して使用しないことに注意を要す る 8) 特性の把握が重要となる。 2)調査の内容 河道特性調査では、以下の内容について調査を実施する。 (1)セグメント分類 。 従来、三軸圧縮試験および一面せん断試験における拘束応力の設定に配慮不足な面があった。 河道のセグメント分類5)は河道特性を評価するひとつの指標であり、表 3.3.1 に示すように、 すべり面計算に用いる三軸圧縮試験等のせん断強度試験は、発生すると予想されるすべり面の 河床勾配や河床材料等をもとに河道を分類するもので、セグメント分類からは河岸の侵食の程 深さにおいて、発揮する強度が評価されるように、低い拘束応力範囲を含むように設定するこ 度を類推することができる。ここでは同表をもとに現況の河床勾配および河床材料の代表粒径 とが望ましい。高拘束圧下の試験結果から得られた粘着力を見込むと、低拘束圧下で過大な強 に着目し、照査対象区間について河道を分類する。 度となり、過大な安全率が得られることもあるため、粘着力の評価に必要な注意事項である。 次に、一般全応力法でも、すべり面スライスが当たる土層が排水性のとき、排水条件の CD 試 表 3.3.1 河道のセグメント分類とその特徴(文献5)に加筆) 験による強度を使用するため、CD 試験または CUB 試験が必要となる9)。とくに、透水性の高 セグメントM い礫質土などでは、排水条件の試験を選択することが望ましい。 なお、粘性土について、UU 試験を使用する場合は、サンプリング時の乱れや供試体作製過 程の影響を受けやすいこと等に留意する必要がある。UU 試験の結果、粘着力cが過度に小さ い場合や内部摩擦角φが求まる場合、堤防縦断方向の同一土層の試験結果に対しバラツキが見 られる場合等では、試験数量を増やすことや試験条件を CU 試験に変えるなどの検討が必要で ある。なお、内部摩擦角φが求まるのは、供試体が不飽和の状態の場合によく見られる現象で あり、目標とする試験条件である飽和状態を満足していない可能性が高い。また、一軸圧縮試 験から求まる一軸圧縮強さの 1/2(qu/2)は、UU 試験から求まる粘着力cの最小値と見なせる ことから、必要に応じて UU 試験と一軸圧縮試験を合わせて実施することが望ましい。 なお、新設堤防の場合は土取場等から採取した試料を対象に、材料試験を実施する。試験の 項目は、締固め試験および締固めた材料の力学試験で、後者については締固め管理基準値(締 セグメント1 2-2 セグメント3 ← 山間地→ ← 扇状地 → ←谷底平野→ ← 自然堤防 → 地 形 区 分 ← デルタ → 河床材料の代表粒径dR さまざま 2 cm 以上 3~1 cm 10~0.3mm 河岸構成物質 河床・河岸に岩 が出ていること が多い 表層に砂・シルトが載 ることがあるが薄く、 河床材料と同一物質 が占める 下層は河床材料と同一 で、細砂・シルト・粘土の 混合物 勾 配 の 目 安 さまざま 1/60~1/400 1/400~1/5,000 河岸侵食の特徴 低水路の平均深さ 0.3mm 以下 シルト・粘土 1/5,000~水平 さまざま 曲がりが少ない 蛇行が激しいが、川幅水 深比が大きい箇所では8 の字蛇行または島発生 蛇行が大きいものも あるが、小さいものも ある ・直線河道で あればどこの 河岸も侵食 され得る ・侵食箇所の 予測は困難 ・砂礫堆(砂洲)によ る水衝部で侵食が 発生することが多 い ・河道の平面形によ っては水衝部が固 定する、したがっ て、侵食危険箇所 が固定性か移動 性か、移動速度が 速いか遅いかを把 握することが重要 ・侵食量はセグメント1ほ ど大きくない ・ 川 幅 水 深 比が 小 さ な 河川では、河道平面形 によって侵食箇所が規 定されている場合が多 く、基本的には湾曲部 外岸側が要注意 ・砂洲はほとんど発 生しないため、侵 食発生箇所は河 道平面形に規定さ れ、基本的には湾 曲部外岸側が要 注意 ・侵食量は少ない ・舟運が盛んな河 川では航行波によ る河岸侵食も考慮 する必要がある さまざま 0.5~3m 2~8m 3~8m 蛇 行 の 程 度 固め度 90%)の飽和試料を対象とする。力学試験の内容は表 3.2.3 に示す試験と同じである。 31 セグメント2 2-1 32 (2)Ἑ㐨⥺ᙧ Ἑ㐨᩿㠃ࡢኚࢆㄪᰝࡍࡿ㝿ࡣࠊᕤグ㘓➼ࢆࡶἙᕝᕤࡢᐇࡉࢀࡓ༊㛫࡞ࡽࡧ Ἑ㐨⥺ᙧࡘ࠸࡚ࡣἙ㐨ࡢᖹ㠃ᙧ≧ࢆࡶ┤⥺㒊᭤⥺㒊ࢆㄪᰝࡋࠊᖹᆒἙ㐨ᖜ㹀࠾ࡼ ࡧἙ㐨୰ᚰ࠾ࡅࡿ᭤⋡༙ᚄ㹰ࢆᢕᥱࡍࡿࠋࡇࡇ࡛ࡣࠊ᭤⋡༙ᚄ㹰ᕝᖜ㹀ࡢẚࡀ㸳௨ୖ㸦㹰 䍻㹀 㸧ࡢሙྜ࡛࠶ࢀࡤ┤⥺㒊ࡳ࡞ࡍࡇࡍࡿ䠒䠅ࠋ ᐇᖺᗘࢆᩚ⌮ࡍࡿࠋἙᗋ㧗ࡢ⤒ᖺኚࡘ࠸࡚ࡣࠊᅗ 㻟㻚㻟㻚㻞 ♧ࡍࡿࡼ࠺ࠊᖺ᭱ὶ㔞 ࡢ㛵ಀ࡛ᩚ⌮ࡍࡿ≧ἣᢕᥱᙺ❧ࡘࠋ㻌 (4)ሐ㜵࠾ࡼࡧ㧗Ỉᩜࡢㅖඖ (3)Ἑ㐨≧ἣ ሐ㜵࠾ࡼࡧ㧗Ỉᩜࡘ࠸࡚ࡣㅖඖ➼ࢆㄪᰝࡍࡿࠋ䠏䠊䠍⠇♧ࡍሐ㜵⌧ἣ➼ࡢㄪᰝࡢ⤖ᯝࡀά Ἑ㐨≧ἣ㛵ࡋ࡚ࡣࠊἙᗋኚື࠾ࡼࡧἙ㐨᩿㠃ࡢኚࢆㄪᰝࡍࡿ㹿Ἑ㐨≧ἣࡢㄪᰝ࡛ࡣࠊేࡏ ⏝࡛ࡁࡿࡀࠊሐ㜵ࡘ࠸࡚ࡣㅖඖࡢㆤᓊࡢ᭷↓ࡶᢕᥱࡋ࡚࠾ࡃࠋ㧗Ỉᩜࡘ࠸࡚ࡣࠊప ࡚⃢➽ࠊ◁Ὢࡢࣃࢱ࣮ࣥࡸ㓄⨨ࡢኚࠊ㏆ᖺࡢὥỈࡸ⿕⅏ࡢⓎ⏕≧ἣࢆᢕᥱࡋ࡚࠾ࡃࡇࡶ㔜 ỈἙᓊ㧗㹆࠾ࡼࡧ㧗Ỉᩜᖜ㹠ࡘ࠸࡚ᢕᥱࡍࡿࠋపỈἙᓊ㧗࡞ࡽࡧ㧗Ỉᩜࡢᐃ⩏ࡣ௨ୗ♧ せ࡛࠶ࡿࠋ ࡍ࠾ࡾ࡛ࠊࡇࢀࢆᅗࡋࡓࡶࡢࡀᅗ 㻟㻚㻟㻚㻟 ࡛࠶ࡿ䠒䠅ࠋ Ἑᗋኚືࡢㄪᰝ࡛ࡣࠊ᭱῝Ἑᗋ㧗ࡢ⤒ᖺⓗ࡞ኚࢆ⦪᩿ⓗᩚ⌮ࡋࠊἙᗋࡢኚືࢆホ౯ࡍࡿ ᚲせࡀ࠶ࡿࠋࡲࡓࠊㆤᓊᕤࡘ࠸࡚ࡣࠊᚋ㏙ࡢㆤᓊᵓ㐀➼ࡢㄪᰝ⤖ᯝ࠶ࢃࡏࠊᅗ 㻟㻚㻟㻚㻝 ♧ࡍ ࡼ࠺࡞ᇶ♏ᕤࡢ᰿ධࢀ㧗ࡸ᰿ᅛᕤࡢᕤ㧗ࢆేࡏ࡚グ㘓ࡍࡿࡼ࠸ࠋ 㧗 Ỉ ᩜ㸹ᙧ≧ⓗపỈ㊰ࡢ༊ูࡀྍ⬟࡛࠶ࡿࡶࠊࡑࡢ㧗ࡉࡀᖹᆒᖺ᭱ὶ㔞 ὶୗࡢỈࡼࡾ㧗࠸⟠ᡤ పỈἙᓊ㧗㸹Ἑᓊ๓㠃㒊ࡢᖹᆠ㒊ࡲࡓࡣἙᓊ๓㠃ࡢ῝᥀ࢀ᭱῝㒊ἙᗋࡽἙᓊኳ➃㸦㧗Ỉ ᩜ࠶ࡿ࠸ࡣ୰Ỉᩜ㸧ࡲ࡛ࡢ㧗ࡉ ሐ㜵䛾䜚ᑼ㒊䛾Ỉ῝䠤䡂䡌 ▽ ィ⏬㧗Ỉ 㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 పỈἙᓊ㧗䠤㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 㻌 䠷㧗Ỉᩜ䠹 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例えばセグメント2やセグメント3に分類される河道においては、高水敷幅bが低水河岸高H の5倍以下の区間を対象とする。 なお、護岸工等のない区間については、堤防のり面を対象に植生の種類や被度を調査してお くことも必要である。 護岸等の変状状況については、後述の既往の被災箇所とともに、図 3.3.5 に例示すような平面 図として整理するとともに、前掲の図 3.1.1 に併せてとりまとめておくと、対象区間の場の理解 や侵食に対する課題の分析に有効である。 調査対象 高水護岸 護岸等の変状調査の内容 調査部位 調査内容 ①亀裂の有無 ②部材の劣化 ③のり面の陥没 ④すり付け部の侵食 のり覆工 高水護岸に準ずる のり覆工 堤防護岸 (低水護岸) 護岸なし 図 3.3.4 表 3.3.2 根 固 工 ①根浮き ②沈下 ①流出 ②崩れ の り 面 植生の侵食・剥離 基 礎 工 (3)被災履歴 既往の侵食による堤防の被災および河岸の被災について調査する。ここでいう被災とは、災 害復旧事業またはそれに類するような被災が対象で、低水河岸の被災については原則として調 査の対象からは除外する。調査の内容は被災箇所、被災回数(同一箇所あるいは近傍の区間に 35 36 䠏䠊䠐㻌 ᆅ㟈䛻ᑐ䛩䜛ᵓ㐀᳨ウ䛾䛯䜑䛾ㄪᰝ䠍䠌䠅 䠏䠊䠐䠊䠍㻌 ᇶ♏㈨ᩱ䛾ᩚ⌮㻌 ⪏㟈ᶵ⬟ࢆ☜ಖࡍࡁ༊㛫ࡢሐ㜵ࡘ࠸࡚ࡣࠊᆅ㟈ᑐࡍࡿᏳᛶ↷ᰝ࠶ࡿ࠸ࡣᙉᕤἲࡢ タィ㈨ࡍࡿࡓࡵࠊᆅᙧࡸỈᩥࠊᆅ㟈⿕ᐖࠊ࡞ࡽࡧ᪤ ࡢᅵ㉁ㄪᰝ➼ࡢ㈨ᩱࢆᩚ⌮ࡍࡿᚲせ ࡀ࠶ࡿࠋ 㸯㸧ᆅᙧ࠾ࡼࡧỈᩥ㛵ࡍࡿ㈨ᩱ ᆅᙧࡸỈᩥ㛵ࡍࡿ㈨ᩱㄪᰝࡘ࠸࡚ࡣࠊ䠏䠊䠍⠇㸦タィࡢࡓࡵࡢᇶ♏ㄪᰝ㸧㏙ࡓ࠾ ࡾ࡛࠶ࡿࡀࠊᆅᙧ࠸࠺ព࡛ࡣࠊඛࡎࠗỈᆅᙧศ㢮ᅗ࠘➼ࢆ⏝ࡋ࡚ᆅ㟈ᾮ≧ࢆ ⏕ࡌ᫆࠸ᆅ┙ࡢศᕸࢆᩚ⌮ࡋ࡚࠾ࡃࡇࡀ㔜せ࡛࠶ࡿࠋࡲࡓࠊỈᩥ㛵ࡍࡿ㈨ᩱ࡛ࡣࠊ䠏䠊䠍 ⠇♧ࡋࡓࡇࡢࠊḟ⅏ᐖࡢⓎ⏕ࡍࡿ࠾ࡑࢀࡢ࠶ࡿ༊㛫ࡢ᳨ウ㝿ࡋ࡚ࡢἙᕝỈ ࡢタᐃᚲせ࡞ㅖ㔞ࠊࡍ࡞ࢃࡕฟỈ☜⋡つᶍูὥỈࠊ᭾ᮃᖹᆒ‶₻ࠊィ⏬ὠἼ㧗ࠊᖹỈ ➼ࡘ࠸࡚ࡶᩚ⌮ࡍࡿࠋ 㸰㸧᪤ ࡢᆅ㟈⿕ᐖ㛵ࡍࡿ㈨ᩱ 䠏䠊䠍⠇ࡢ⿕⅏ᒚṔࡢㄪᰝࡼࡾᑐ㇟༊㛫ࡑࡢ㏆ഐ࠾࠸࡚㐣ཤᆅ㟈ࡼࡿ⿕ᐖࡀⓎ ⏕ࡋ࡚࠸ࢀࡤࠊ⿕⅏ᖺ᭶ࠊ⿕ᐖ⟠ᡤࠊᆅ㟈ືࡢࡁࡉࠊ⿕ᐖࡢᙧែࡸཎᅉ➼ࢆᩚ⌮ࡍࡿࠋ 㸱㸧ᅵ㉁㛵ࡍࡿ㈨ᩱ 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Fs;すべり破壊に対する安全率 被覆土 な し i<0.5 i;裏のり尻近傍の基礎地盤の局所動水勾配の最大値 被覆土 あ り G/W>1.0 G;被覆土層の重量 W;被覆土層基底面に作用する揚圧力 記録させ、洪水終了まで実施する。 図 4.3.1 は、このようにして得られた計 算による浸潤面と、実物大堤防の浸透実 験で観測された浸潤面とを対比させた 事例を示したもので、実際の浸透現象を よく再現していることがわかる。 図 4.3.1 2)円弧すべり法による安定計算法 浸透流計算によって得られた浸潤面の中から最も危険なものを抽出し、一般全応力法にもと づいて、次式によってすべり破壊に対する最小安全率を算出する。 Fs = 4.3.3 照査の方法 浸透に対する堤防の安全性は、非定常浸透流計算および円弧すべり法による安定計算によって 照査する。非定常浸透流計算は非定常の外力を与えて経時的に浸潤面の位置や水頭の変化を追跡 するもので、着目時点の浸潤面の形状を知り、また水頭分布から局所動水勾配等を計算すること ができる。一方、円弧すべり法による安定計算では、表のりおよび裏のりのそれぞれにとって最 も危険と想定される浸潤面を抽出し、これを照査対象断面に設定することで洪水時のすべり破壊 実物大堤防における浸透実験結果の浸透流計算による検証例 ∑{cl+(W-ub )・cosα・tanφ} W・sinα ここに、 Fs:安全率 u:すべり面の間隙水圧(kPa) W:分割片の重量(kN/m) c:すべり面に沿う土の粘着力(kPa) l:円弧の長さ(m) φ:すべり面に沿う土の内部摩擦角(°) b:分割片の幅(m) に対する安全率を求めることができる。 一般全応力法は、実際と同じ応力条件と排水条件を与えたせん断試験を行って、いわゆる見 1)非定常浸透流計算の方法 浸透流計算の方法には定常解析法と非定常解析法があり、さらに非定常解析においては飽和 かけの強度定数c、φを求め、すべり面の間隙水圧を用いて安定計算を行う方法である 3),4)。 解析と飽和・不飽和解析があるが、本手引きでは、実際に近い現象が再現できる非定常の飽和・ 一般全応力法で用いる強度定数および間隙水圧を表 4.3.1 に示す。間隙水圧には、降雨・河川 不飽和浸透流計算を行なうことを原則とする。 水等の浸透・排水による間隙水圧と、せん断に伴う土の体積膨張または体積収縮による間隙水 非定常の飽和・不飽和浸透流計算の基本式は次のとおりである1)。 ∂ψ ∂ψ ∂ ∂ψ ∂ψ (k )+ (k +k)=(C+α・Ss ) ∂x ∂x ∂z ∂z ∂t ここに、 x:堤防横断面の水平方向の軸 z:堤防横断面の鉛直方向の軸 k:透水係数(m/hr) ψ:圧力水頭(m) C:比水分容量(1/m) α:1の場合飽和領域、0の場合不飽和領域 S s :比貯留係数(1/m) t:時間(hr) ここで、比水分容量Cは水分特性曲線の接線勾配として与えられ、また比貯留係数Ssは、砂質土 -4 についてはSs=1×10 (1/m)、粘性土についてはSs=1×10 -3 (1/m)程度を設定するとよい。 非定常の飽和・不飽和浸透流計算は、モデル化した堤防(堤体および基礎地盤)を対象に土 47 圧等がある。上記計算式のすべり面の間隙水圧とは、浸透・排水による間隙水圧のことを意味 し、テルツァーギはこの間隙水圧のことを‘中立間隙水圧’と形容している 3)。一般全応力法では、 強度定数を求める土質試験の中で、せん断に伴う間隙水圧が反映されていることから、上記計 算式ではせん断に伴う間隙水圧を考慮しない。 円弧すべり法による安定計算には数多くの方法が提案されているが、ここで提示した計算式 は修正フェレニウス式と呼ばれる。 安定計算においては、複数の円弧中心に対して最小安全率を求め、そのなかの最小値が計算 断面に対する最小安全率となる。 表 4.3.1 一般全応力法に用いる強度定数と間隙水圧 分割片底面の条件 強度定数 非排水条件 粘着力cU(内部摩擦角φU ≒0 ) (透水性が低い場合) または、粘着力cCU ,内部摩擦角φCU 排水条件 粘着力c d ≒c’,内部摩擦角φd ≒φ’ (透水性が高い場合) 48 間隙水圧 浸透・排水による 間隙水圧u 浸透・排水による 間隙水圧u 㸯㸧ሐ㜵㸦ሐయ࠾ࡼࡧᇶ♏ᆅ┙㸧ࡢࣔࢹࣝ 䠐䠊䠏䠊䠐㻌 ↷ᰝ䛻䛒䛯䛳䛶䛾␃ពⅬ㻌 Ᏻᛶ↷ᰝࡢලయⓗ࡞ᡭ㡰ࡣᅗ 㻠㻚㻟㻚㻞 ♧ࡍ࠾ࡾ࡛ࠊ௨ୗࠊࡇࡢὶࢀἢࡗ࡚↷ᰝࡢ␃ពⅬࢆㄝ ᩿㠃ᙧ≧ࡢࣔࢹࣝ ᩿㠃ᙧ≧ࡘ࠸࡚ࡣࠊ䛂ᣦ㔪ࠖࡶ࡙࠸࡚タᐃࡋࡓሐ㜵ࡢᶓ᩿㠃ᙧ≧࠾ࡼࡧሐෆᆅࠊሐእᆅ ᫂ࡍࡿࠋ 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