埋戻し土の不確実性が新設杭の周面抵抗に及ぼす影響の解明と周面抵抗力の算定法の構築

阐明回填土的不确定性对新装桩周向阻力的影响并开发周向阻力计算方法

• 批准号: 22K04408
• 负责人: 永井 宏
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Muroran Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04408/
• 关键词: 新設杭; 既存杭; 埋戻し土; 砂のダイレイタンシー; 土圧; 単杭; 杭の周面抵抗力; 模型実験; 数値解析

令和4年度は，三軸加圧土槽内で既存杭の撤去・埋戻しの過程を模擬した砂地盤を作製し，埋戻し砂に重複した新設杭の押込み載荷実験を行った．本実験では，杭径に対する埋戻し砂の直径の比を2種類（dbs/d=2, 3），杭との重複度を2種類（R/d=0.5, 0.75）のケースを想定し，埋戻し砂の相対密度（Dr≒30, 90%）を変化させた．杭の載荷実験の結果から得られた知見は以下の通りである．①埋戻し砂が高密度の場合，埋戻し砂の厚さ（杭外周面から埋戻し外周縁までの距離）が大きくなるほど杭の周面抵抗力が増大する．一方，埋戻し砂が低密度の場合には充填砂の厚さの影響が小さく，杭の周面抵抗力度は僅かに減少する．②杭の周面抵抗力度に寄与する水平土圧の大きさと諸因子（直径，重複度）の条件から幾何学的に定まる埋戻し砂の厚さに相関性を見出した．③埋戻し砂の平面的な領域を円周方向に多分割して，充填砂の厚さと杭の押込みに伴う土圧の変化を結び付け，土のせん断破壊理論に基づいて埋戻し砂の諸因子を考慮した杭周面抵抗力度の算定方法を検討した．上記の実験と並行して，令和5年度の載荷実験で埋戻し土に固化改良した粘性土を用いることを前提に，以下の2ステップに分けて検討した．Step1 ではカオリン粘土に固化材を添加した固化粘性土の作製に最適な手順や調合条件（作業工程，固化材の添加方法，混錬方法）を確立すると共に，所定の養生日数で圧縮試験を実施して固化材添加量と一軸圧縮強度との相関性を見出した．Step2 では柱状の埋戻し土の作製方法（直接打設方式，型枠打設方式）を検討し，出来形・品質・作業性の観点から評価して最適な作製方法を確立した．

2020财年，我们创建了沙地，模拟三轴加压土箱中现有桩的拆除和回填过程，并通过推动新安装的桩与回填沙重叠的方式进行了加载实验。在本实验中，我们假设了两种类型的回填砂直径与桩径的比值（dbs/d=2、3）以及两种类型的与桩的搭接（R/d=0.5、0.75）的相对密度。回填砂（Dr≒30，90%）的量是变化的。桩荷载试验的结果如下。 ① 如果回填砂密度较高，则随着回填砂厚度（桩外周到回填外周的距离）的增加，桩周阻力增大。另一方面，当回填砂密度较低时，回填砂厚度的影响较小，桩周表面阻力略有下降。 ② 我们发现回填砂的厚度与各种因素（直径、重叠度）之间存在相关性，回填砂的厚度是根据对桩周向阻力有贡献的水平土压力的大小来几何确定的。 ③ 将回填砂的平坦区域沿周向划分为多个部分，将回填砂的厚度与桩压痕引起的土压力变化联系起来，基于土体剪切破坏理论计算回填砂的各种因素我们研究了一种计算桩周向抗力强度的方法，该方法考虑了以下因素。与上述试验并行，我们以2025年加载试验采用压实改良粘土作为回填土为前提，分两步进行了研究。第一步，建立高岭土中添加固化剂制备固化粘土的最佳程序和混合条件（作业流程、添加固化剂的方法、捏合方法），并在规定次数后进行压缩试验。我们发现固化剂的添加量和无侧限抗压强度之间存在相关性。在步骤2中，我们研究了柱状回填土的生产方法（直接浇筑法、模板浇筑法），并从成品形状、质量和施工性的角度进行评估，确定了最佳制造方法。