積粘土と同様に上下で低く中央で高い弓形分布を示す図 () の I L は長田新庄門真で 1 以上を示し東大阪地域の沖積粘土の特徴である超鋭敏性が伺えるただし鴫野の I L はかなり低い図 (3) () の c v は先の w L が反映されているが特に新庄の中央部の圧縮性が高い

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あまめちとく
5 years ago
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1 大阪市立大学大学院都市系専攻修士論文梗概集 7 年 3 月大阪地域の沖積洪積粘土層の土質特性の地域性と地下水位再低下可能量の予測地盤工学分野 M5TD9 金谷泳知 1. 研究の目的昭和 ~3 年代にかけて大阪地域では地下水の過剰汲上げによって地盤沈下が生じたその後地下水汲上げ規制によって地盤沈下は収束したが現在では地下水位が過大に回復し諸問題を引き起こしているこれを解決するためには地下水位を適正なレベルに下げる必要があるしかし地下水位を下げると再び地盤沈下するため現在の粘土層が過去の水位低下によってどの程度圧密を受けたかを明らかにしその結果から沈下量を最小限に留める水位低下可能量を予測する必要があるそこで本研究では昨年度まで調べられた地点に加えて新たに 3 地点で粘土層を連続サンプリングしその土質特性を詳細に調べるまた同時にそれら 9 地点の詳細なデータを基にして関西圏地盤情報データベース ( 以下 DB) を利用して点のデータを面的に拡げて各地区を代表する土質特性を求めて地域性を調べるそれを基に沖積砂層第 1 洪積砂礫層の地下水位再低下による沈下量予測を行う以上から沈下量が最小限に留まる大阪地域の地下水位低下可能量を提案することが本研究の目的であるここでは沖積粘土層に対する検討結果を示す. 検討地区図 -1 に検討した地区を示す図中のは沖積粘土層を連続サンプリングした地点で物理試験と圧密試験一軸圧縮試験を ~5cm ピッチで行い土質特性の詳細な深度分布を求めた図中のは DB から抽出した比較的多くの土質データが登録されている地点であるこれらから土質特性の似かよる地区を決定したまた同図には沖積粘土層が出現しない地域を網掛けで示した図 -1 検討対象地区 3. 土質特性と地域性の検討図 - に同一地区で連続サンプリング試料から求めた詳細な土質特性と DB から抽出した土質特性を比較した例として吉野沖積粘土を示した ( 図 (1): 液性限界 w L 図(): 液性指数 I L 図 (3): 圧縮指数図 () 圧密係数 c v ( 正規圧密域の平均値 ) 図 (5): 圧密降伏応力 p c 図 (1) 中には ( 鬼界 -アカホヤ火山灰約 73 年前に降灰 ) の出現深度を矢印で示した ) いずれも DB のみでも数地点のデータを集めることで全体の深度分布がわかるが連続サンプリング試料によるデータを加えるとデータの質が大きく向上している以下の地区毎の比較では多項式によるを代表値として粘土層上面からの深度 ( 出現深度がことなるため ) で示す図 -3 に西大阪地域の南西 - 北東方向の土質特性の比較を示す図 (1) の w L は各地区とも西大阪地域の沖積粘土層の特徴である上下で低く中央で高い弓形分布をしており海進海退の堆積環境の影響が現れているただし w L はこの方向に徐々に減少し最も陸側の梅田地区では弓形分布の傾向が低くなっているこれはこの方向は楕円形をした大阪湾の長軸方向となるためこの方向に海進が進んだためと考えられる図 () の I L は各地区とも深度方向に減少し海側ほど低い傾向が見られるこれは海側ほど粘土層の深度が深くなり有効土被り圧 p が増大するためと考えられる図 (3) () の c v は基本的に先の w L が反映されているただし最も海側の桜島は高い w L に比べては小さい図 (5) の p c は各地区とも p に比べて上下で大きくなる弓形分布をしめしており特に下部の過圧密性が高いこれは過去の第 1 洪積砂礫層の地下水位低下による圧密進行の影響と考えられる図 - に上記の方向と直交する北西 - 南東方向の土質特性の比較を示す図 (1) の w L の最大値は佃 - 吉野千船 - 福島塚本 - 梅田でほぼ同程度となっているこれは海進の水深がこの方向では同程度となっているためと考えられる I L c v p c の傾向は図 -3 と同様である図 -5 に上町台地西縁部に近い地区の土質特性の比較を示すこれらの地区では全体的に塑性が低く ( 最も海側の鶴町でも ) 圧縮性も低いこれは上町台地西縁部に近いため粗粒物が堆積しやすい環境であったためと考えられる図 - に東大阪地域の中央部に位置する地区の土質特性の比較を示す図 (1) の w L は各地区とも西大阪地域の沖

2 積粘土と同様に上下で低く中央で高い弓形分布を示す図 () の I L は長田新庄門真で 1 以上を示し東大阪地域の沖積粘土の特徴である超鋭敏性が伺えるただし鴫野の I L はかなり低い図 (3) () の c v は先の w L が反映されているが特に新庄の中央部の圧縮性が高い図 (5) の p c はやはり過去の地下水位低下による圧密を受けて各地区とも有効土被り圧 p に比べて上下で大きくなる弓形分布をしているただし西大阪地域の沖積粘土と比べると過圧密性の程度は低いなお鴫野の p c は過大と考えている ( データ不足のため ) 図 -7 に台地丘陵に近い地区の土質特性の比較を示す図 (1) の w L から各地区とも塑性は低く今津以外の w L は弓形分布を示さないしかし図 () の I L から網島今津は超鋭敏性を示す c v p c の傾向は先と同様である以上のように粘土層の物理特性は地形と堆積環境に大きく依存しておりそれが c v にも反映されているしかし p c の深度分布は過去の地下水位低下による圧密を受け上下で大きくなる弓形を示す (3) の深度分布 : 実験値他 :DB 抽出データ有効土被り圧 p 桜島島屋吉野福島梅田図 - 吉野沖積粘土の土質特性の深度分布 (3) の深度分布 1 3 佃吉野千舟福島塚本梅田図 -3 西大阪地域の南西北東方向の土質特性の比較 (3) の深度分布 1 3 有効土被り圧 p 図 - 西大阪地域の北西南東方向の土質特性の比較鶴町市岡泉尾北堀江京町堀 (3) の深度分布 1 3 図 -5 西大阪地域の上町台地西縁部に近い地区の土質特性の比較有効土被り圧 p 有効土被り圧 p

3 f 1 3 鴫野中浜長田新庄門真? (3) の深度分布図 - 東大阪地域の中央部の土質特性の比較 1 3 有効土被り圧 p 網島今津守口寝屋川今津の c v 欠損 (3) の深度分布図 -7 東大阪地域の台地丘陵に近い地区の土質特性の比較有効土被り圧 p. 沈下量の計算方法 DB に登録されている深度方向の圧密特性データは物理特性に比べ必ずしも多くないので各地区の深度方向の圧縮曲線は図 - に示す以下の方法で推定した図 (1):DB による液性限界 w L の深度分布を作成し多項式によるで代表値とする図 ():DB による含水比 w と土粒子密度 s =.7 g/cm 3 飽和度 S r =% を仮定し初期体積比 f の深度分布を作成し多項式によるで代表値とする図 (3):DB による同深度の w L と圧縮指数の関係から相関式をもとめる ( 通常 1 枚の粘土層では相関性は高い ) 図 (): 図 (1) の w L の分布 ( ) と図 (3) の相関式からの深度分布を決定する (DB によるとほぼ整合する ) 図 (5):DB による圧縮曲線 ( s =.7g/cm 3 で補正 ) を全て重ねた図を作成し高圧密圧力域の収束点を求める ( これも 1 枚の粘土層では収束する傾向が強い ) 図 (): 図 (5) の収束点と図 () のから正規圧密域の圧縮曲線を図 () の f と有効土被り圧 p の点から膨張指数 C s (= / を仮定 ) の勾配で過圧密域の圧縮曲線を過圧密域と正規圧密域との交点から圧密降伏応力 p c を求める図 (7): 図 () から求めた p c の深度分布を求める (DB による p c とほぼ整合している ) なお粘土層の上下面の境界値は DB からは決めにくいがこれまでに連続サンプリング試料で調べた結果から過去の水位低下が上面で m 下面 1m 程度は生じたと推定さ 1 1 Cc () の深度分布 f () f の深度分布有効土被り圧 p (7) p c の深度分布れたので p c が p よりも上面で tf/m 下面で 1tf/m 大きくなるように w L や f の境界値を微調整している以上から任意深度の圧縮曲線が決定されるので粘土層を 5cm 毎に分割し地下水位を上面 ( 沖積砂層 ) のみ下面 ( 第 1 洪積砂礫層 ) のみ上下面において.5cm ピッチで低下させた場合の増加有効応力を与えて沈下量を算定したまた連続サンプリング地点では深度方向に ~5cm ピッチで圧密試験を行っているのでその詳細な実測圧縮曲線を用いて沈下量を算定した 1.5 (3)w L との相関関係 1.5 r =.9(w L -) r =.9(w L -) (5) 圧縮曲線の収束点収束点 p (tf/m ) f p C s p c () 圧縮曲線の決定方法収束点 1 3 p (tf/m ) 図 - DB による土質特性に基づく圧縮曲線の推定方法

4 5. 沈下量の計算結果図 -9 に吉野沖積粘土を代表例として連続サンプリング試料による実測圧密曲線を用いた場合と DB による推定圧縮曲線を用いた場合 ( 比較のために前者による土質特性を外して行った ) で計算した地下水位低下量と沈下量の関係を示した水位低下は上面 ( 沖積砂層 ) のみ下面 ( 第 1 洪積砂礫層 ) のみ上下面両方の 3 ケースを行っている両者とも下面のみの方が上面のみよりも沈下量が小さいのは粘土層の下方ほど過圧密性が高いためである DB の場合は沈下量をやや過小評価しているこれは図 - に示した推定圧縮曲線は過圧密域と正規圧密域を本の直線で近似するために p c 付近で沈下量を過小評価するためと深度方向のをやや過小に見積る傾向があるためである本研究では最小限の ( 許容 ) 沈下量を建築基礎構造設計指針などから 5cm 程度と仮定したそこで各地区の沈下量が 5cm となる時の水位低下量を計算し表 -1 にまとめた表の数値は DB による場合を示しているが連続サンプリング地点では [ ] 内にそれによる結果も示している前述したように DB による場合は沈下量を過小評価するため水位低下量としてはやや過大な値を与えているが地区毎の比較では同傾向を示している 3. で示した土質特性の地域性が水位低下量にも表れているすなわち西大阪地域では南西 - 北東方向となる桜島島屋吉野福島梅田の順に水位低下量が大きいこれはこの方向に海進が進んだため粘土の塑性と圧縮性が低くなるためである一方北西 - 南東方向となる佃千舟 - 福島吉野ではほぼ同程度の水位低下可能量となるこれはこの方向の土質特性が似ているためであるただし同じ方向となる塚本 - 梅田では塚本の過圧密性がやや低いために水位低下可能量は小さい鶴町市岡泉尾京町堀北堀江の水位低下可能量は比較的大きい値を示すこれはこれらの地区が上町台地西縁部に近いため粘土の塑性が低く圧縮性が低いためである次に東大阪地域では網島守口寝屋川は台地丘陵に近い地区であるため粘土層の塑性は低く圧縮性が低いため水位低下可能量は比較的大きい一方東大阪地域の中央部に位置する長田新庄門真の水位低下可能量は小さいこれらの地区では東大阪地域の沖積粘土の特徴である超鋭敏性を示し圧縮性が高いためであるまた p c の深度分布からも西大阪地域より過圧密性が低く過去の水位低下による圧密の程度が小さかったことが推定される鴫野の水位低下可能量は比較的大きいのはこの地区では高い液性限界 w L の割には液性指数 I L がかなり低く p c も大きく過圧密性が高い傾向が見られるためである中浜は鴫野と中央部との中間的な値を示しているなお第 1 洪積砂礫層の水位低下はその下の Ma 層にも影響するが Ma 層についても同様な検討を行い上記の水位低下可能量による沈下量が小さいことを確認した沈下量 (cm) 地下水位低下量 (m) 地下水位低下量 (m) 結論水位低下下面のみ上面のみ上下面 (1) 実測圧縮曲線を用いた場合大阪地域の沖積洪積粘土層の土質特性の地域性と地下水位再低下可能量を調べ以下の結論を得た 1) 大阪地域の沖積粘土層の物理特性は地形と堆積環境に大きく依存しそれが圧縮指数圧密係数 c v にも反映されているしかし圧密降伏応力 p c の深度分布は過去の地下水位低下による圧密を受け上下で大きくなる弓形を示す ) 大阪地域の洪積粘土層 (Ma) の物理特性も堆積環境に依存するが過圧密性が高く以下の水位低下量を与えても沈下量は小さい水位低下下面のみ上面のみ上下面 3) 西大阪地域の沖積砂層は ~3m 第 1 洪積砂礫層は 3~ m の水位低下が可能であるただし両層を同時に下げる場合には 1~m に制限される () DB による推定圧縮曲線を用いた場合図 -9 地下水位低下量と沈下量 ( 吉野沖積粘土 ) 表 -1 大阪地域の沖積粘土層の沈下量 5cm による上面下面上下面の水位低下可能量 (m) 地区層厚 (m) 上面のみ下面のみ上下面桜島島屋 [1.7] 5. [.7] 1. [1.1] 吉野.9.7 [1.].7 [3.] 1. [1.] 福島 [.] 5. [.] 1.9 [1.5] 梅田佃千舟塚本鶴町市岡泉尾京町堀北堀江 [.] 7.7 [3.9].1 [1.3] 網島 [3.3] 7.3 [.].7 [1.9] 守口寝屋川.5.5 [.] 9. [.] 5. [.] 鴫野中浜長田新庄 [.] 1. [1.1]. [.5] 門真. 1. [1.].5 [.].9 [.] [ ]: 連続サンプリング試料による実測圧縮曲線による結果 ) 東大阪地域の台地丘陵に近い地区の沖積砂層と第 1 洪積砂礫層は比較的大きな水位低下が可能であるが中央部の地区では過去の地下水位低下による圧密の程度が小さいため両者とも 1~m 程度に制限される

4. 粘土の圧密 4.1 圧密試験沈下量問 1 以下の問いに答えよ 1) 図中の括弧内に入る適切な語句を答えよ 2) C v( 圧密係数 ) を圧密試験の結果から求める方法には圧密度 U=90% の時間 t 90 から求める ( 5 ) 法と一次圧密理論曲線を描いて作成される ( 6 )

4. 粘土の圧密 4.1 圧密試験沈下量問 1 以下の問いに答えよ 1) 図中の括弧内に入る適切な語句を答えよ 2) C v( 圧密係数 ) を圧密試験の結果から求める方法には圧密度 U=90% の時間 t 90 から求める ( 5 ) 法と一次圧密理論曲線を描いて作成される ( 6 ) 4. 粘土の圧密 4. 圧密試験沈下量問以下の問いに答えよ ) 図中の括弧内に入る適切な語句を答えよ ) ( 圧密係数 ) を圧密試験の結果から求める方法には圧密度 U9% の時間 9 から求める ( 5 ) 法と一次圧密理論曲線を描いて作成される ( 6 ) と実験曲線を重ね合わせて圧密度 5% の 5 を決定する ( 6 ) 法がある ) 層厚の粘土層があるこの粘土層上の載荷重により粘土層の初期間隙比.