新着情報 地盤改良効果の見える化に向けて前進! 電気検層を用いた新たな評価手法「ジオレジスタ法」

2022/06/22

戸田建設(株)(社長:大谷 清介)は、(大)岐阜大学(学長:吉田 和弘)の八嶋 厚工学部特任教授、NPO法人地盤防災ネットワーク(代表:村田 芳信)、太洋基礎工業(株)(社長:加藤 行正)とともに、薬液注入工法の地盤改良効果について、小型動的コーン貫入試験と電気検層※1を併用した新たな評価手法を開発しました。
本手法は、1度の削孔で2つの試験を効率よく行うことができ、またそれぞれの試験結果が補完し合うことで、従来手法では評価が難しい地盤条件であっても地盤改良効果の適正な評価を行うことができます。今回、沿岸部埋立地におけるフィールド試験の実施および液状化対策工事の現地調査への適用により、本手法による評価の有効性を確認しました。

※1 ボーリング孔内に電極プローブを下げ、周りの地盤の電気比抵抗を測定する技術

小型動的コーン貫入試験
小型動的コーン貫入試験
電気検層
電気検層
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写真1 ジオレジスタ法による測定状況

開発の背景

薬液注入工法は、掘削工事等の仮設的な補助工法(地盤止水、強度増加)として用いられてきましたが、近年は液状化対策を目的とした恒久型薬液(特殊シリカ液等)を用いた本設の地盤改良にも広く適用されています。従来、目では見えない薬液注入工法の地盤改良効果は、改良地盤から採取した試料を用いた一軸圧縮試験によって、一軸圧縮強さが設計強度以上であることを指標として確認します。しかし、改良土に求められる強度は設計基準強度quck=50~100kPa程度と小さいため、実際には試料採取時の乱れの影響を受けやすく、原位置の改良強度を正しく評価することが難しいという課題がありました。 そこで当社らは、改良前後の地盤の電気比抵抗の変化に着目し、電気検層を併用した新たな評価手法の開発に着手しました。

本手法の概要

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写真2 電極プローブ(一体型)

本手法は、小型動的コーン貫入試験と電気検層を併用した原位置試験※2です。 まず先端コーン上部に電極プローブを装着して、小型動的コーン貫入試験を所定深度まで実施します。 次に貫入ロッド引抜き時に電極プローブを孔壁に接触させ電気比抵抗を連続的に測定(電気検層)します。 小型動的コーンから得られるNd 値※3と電気検層から得られる電気比抵抗R (Ω・m)※4の改良前後の変化により改良効果を判定します。 なお、電気比抵抗の測定に用いる電極プローブには、電極接触不良の影響の少ない点電極(電極配置:4極、電極間隔:25mm)を採用しています(写真2参照)。

  • ※2地盤特性を得るために、その位置の地表あるいは地中(ボーリング孔内)で直接行う試験
  • ※3質量300N のハンマーを20cm の高さから自由落下させコーンを10cm貫入させるのに要する打撃回数
  • ※4電気の流れにくさを表す抵抗値で薬液や粘土・塩水を含む砂は低い数値を示す

本手法の特長は以下のとおりです。(図1参照)

  1. 1Nd 値および電気比抵抗の改良前後の変化により従来手法よりも改良範囲を明確に捉えることが可能
  2. 2動的コーンから得られる改良前後のNd 値の増加分(ΔNd値)と一軸圧縮強さquには相関関係が示されており、原位置での地盤の強度評価が可能
  3. 3②で改良前後のΔNd 値の差異が明確に捉えられない場合であっても、電気比抵抗Rから改良体の一軸圧縮強さquの推定※5が可能
  4. 4従来行っていた試料採取による一軸圧縮試験に比べて地盤性状のばらつきによる影響が少なく、原位置の改良効果を適正に評価可能
20220622_5.png図1 Nd,R 測定結果(例)

※5 事前配合試験から得られる図2の相関図(例)から一軸圧縮強quを推定

液状化対策工事の現地調査への適用

沿岸部プラント施設の液状化対策工事を目的とした薬液注入地盤の事後調査に、本手法を初めて適用しました。 対象地盤は地盤性状のばらつきの大きい埋立地盤で、改良範囲(GL-2~8m)に粘土層および細粒分含有率が40%を超える層が介在し、 貝殻等も多く混入していました。そのため従来の試料採取による一軸圧縮試験では評価が困難でしたが、本手法により、 改良範囲および強度について適正な評価を行うことができました。 従来、電気検層は地下水に塩分を含む沿岸部埋立地盤では、地下水の電気比抵抗が小さく適用は不向きとされていましたが、 新たに開発した電極プローブにより、本手法であれば地下水塩分濃度が5,000~10,000ppm程度以下の条件であれば、判別が可能であることが確認できました。

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図2 qu~SiO2,R~SiO2関係

今後の展開

当社は今後、本手法の早期の実用化を図り、液状化対策をはじめとした地盤改良工事における高い品質と安全性の確保を目指してまいります。