JPH0451640B2 - - Google Patents

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JPH0451640B2
JPH0451640B2 JP59068528A JP6852884A JPH0451640B2 JP H0451640 B2 JPH0451640 B2 JP H0451640B2 JP 59068528 A JP59068528 A JP 59068528A JP 6852884 A JP6852884 A JP 6852884A JP H0451640 B2 JPH0451640 B2 JP H0451640B2
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JP
Japan
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ground
kgf
expansion pressure
pull
anchors
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Application number
JP59068528A
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English (en)
Other versions
JPS60212600A (ja
Inventor
Akira Hongo
Shigeo Suzuki
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Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Nihon Cement Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nihon Cement Co Ltd filed Critical Nihon Cement Co Ltd
Priority to JP6852884A priority Critical patent/JPS60212600A/ja
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  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕 本発明は、地盤に補強アンカー類を定着する方
法において、地盤に穿孔された補強アンカー類の
挿入孔に改良された定着材を注入して補強アンカ
ー類を定着する方法に関する。 〔従来技術と問題点〕 最近、トンネル工事に際してロツクボルト、ア
ースアンカー等の補強アンカー類を打設して地盤
の補強あるいは地山の法面の崩壊を防止する方法
が多用されている。 これらの方法としては、補強アンカー類と共に
セメントモルタルを挿入孔に注入して定着させる
方法、セメントモルタルの代わりに樹脂を用いる
方法が採用され、さらに最近ではセメントモルタ
ルの定着材に膨張性を付与して岩盤の挿入孔にお
いて岩盤孔壁とセメントモルタルとの間の付着力
を改良する方法が提案されている。(特開昭58−
62216号、特開昭56−156398号) しかしながら、いずれの方法においても施工す
る地盤そのものに対して必要とされる引抜耐力を
確立する手段が無かつたために、ポルトランド系
セメントにセメント用樹脂或いは膨張混和材を単
に混合する一般的なセメントコンクリート製品を
製造する要領で使用されていた。 その結果、セメントモルタルの硬化後の引抜耐
力に要求品質を満足しない例が多く、これを補う
には補強アンカー類の長さを増加させる方法等が
とられるために工事が繁雑化し、工期も長くなつ
て不経済であつた。又、膨張材を混入する方法に
おいても岩盤との間の摩擦力を増大させるにして
も軟岩の挿入孔への膨れ出しを押さえるにしても
セメントモルタルの膨張圧と地盤の物性との整合
が図られていないために満足が得られるに至つて
いなかつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、以上のような従来の定着方法
の欠点を改良し、施工する地盤の物性に対応させ
て、必要な引抜耐力を確実に発揮する補強アンカ
ー類を定着する方法を提供することにある。 〔発明の構成〕 本発明は、補強アンカー類を施工する地盤の物
性を測定し、その物性値と必要とする引抜耐力と
から挿入孔に注入する定着材が発揮しなければな
らない最低値である臨界膨張圧を次式によつて知
り、定着材には臨界膨張圧以上の膨張圧を発揮す
る膨張材を混入するものである。 即ち、地盤の物性が C≧0.1 φ≠0 C:地盤の粘着力(Kgf/cm2) φ:地盤の内部摩擦角(度) の地盤に補強アンカー類を定着する方法において P0=(T/2πa−C)tanφ(Kgf/cm2) P0:注入定着材の臨界膨張圧(Kgf/cm2) a:補強アンカー類の挿入孔半径(cm) T:補強アンカー類の必要引抜耐力(Kgf/
cm)で求められる臨界膨張圧以上の膨張圧を発揮
するように12.5〜100%の混入比で膨張材を混入
した定着材を用いて地盤の補強アンカー類を定着
する。 〔発明の説明〕 従来の地山へのロツクボルト、地盤へのアース
アンカー等をセメントモルタルによつて定着する
方法では、地山若しくは岩盤自体は強度の大きい
強固な剛体であることを前提にしていたので、そ
こではセメントモルタルは地盤に対して強く付着
する力を発揮することが主な働きであり、地盤と
の結合性及び地盤との摩擦力による耐力の向上に
改善が加えられてきた。 従つて、地盤が軟弱な場合には必要定着力を得
るには長いボルト等を打設するか、それでも耐え
られないと判断すると他の工法に変更して対処し
てきた。 本発明は、上述のような従来の考え方と基本的
に異なる発想に立脚している。即ち、本発明の中
核的技術思想は「地盤の改良を実施して地盤強度
を増加させながらセメントモルタルとの付着力を
も併せ増大させる」というもので、従来の考え方
では補強アンカーの適用が考えられないような軟
弱な地盤に対しても信頼のおける経済的な補強ボ
ルト施工を可能にするものである。 次に本発明を具体的に説明する。 第1図は地盤に膨張圧力を発生する定着材を用
いて補強アンカーを施工して引張力を加える場合
における地盤の応力状態を説明する図であり、1
は地盤、2は定着材、3はロツクボルト、τは地
盤の剪断破壊強度(Kgf/cm2)、σrは地盤破壊面
に垂直な圧縮応力(Kgf/cm2)、aは補強アンカ
ー挿入孔径(cm)、rは地盤破壊面までの径
(cm)、Pは定着材の膨張圧力(Kgf/cm2)をそれ
ぞれ示している。又、第2図は地盤の中にひび割
れが発生している状態を示す図、第3図はモール
クーロンの応力円を説明する図、第4図は引抜耐
力の状態を説明する図である。 第1図において、ロツクボルトの引抜耐力に主
に影響を与える剪断破壊強度は次式のようにな
る。 τ=C+σrtanφ(Kgf/cm2) C:地盤の粘着力(Kgf/cm2) φ:地盤の内部摩擦角(度) ここで、補強アンカー挿入孔に定着用の定着材
を注入して膨張した状態を想定する。即ち、挿入
孔壁に加えられる膨張圧力によつて土砂地山のよ
うな軟弱な地盤では、第2図に示すように地盤の
中にある深さr0のひび割れが発生しており、補強
アンカーの挿入孔の壁部分及び代表例で示す横軸
のひび割れ端の部分において地盤の応力関係が変
化する。これを土質工学的に考察すると次のよう
になる。 (前提条件) 地盤物性を C:同上 φ:同上 σt:地盤の引張強度(Kgf/cm2) とする。 初期地圧は無いものとする。 (地盤の状況) ひび割れ部分(a≦r≦r0) σr=A×1/r(Kgf/cm2) (第2図カーブa) σ〓=0 但し、P=A×1/a ひび割れのない部分(r0≦r) σr=B×1/r2(Kgf/cm2) (第2図カーブb) σ〓=−σr=−B×1/r2(Kgf/cm2) 但し、σt=−σ〓=B×1/r0 2 上記、のσrはr0の点でも連続状態にあるの
で次のような関係が生ずる。 A×1/r0=B×1/r0 2 従つて、A,B,r0の各々は、次のように定ま
る。 A=P・a B=(P・a)2/σt r0=P・a/σt 以上のことから単位長当たりの引抜耐力Tは、
第1図に示すように、 T=2πr×(C+σrtanφ) T(1)=2πCr+2πPa tanφ ……(1) (a≦r<r0) T(2)=2πCr+2π ×1/σt×(Pa)2×tanφ×1/r ……(2) (r0≦r) となり、(1)(2)式はr=r0では連続している。そし
て、(1)(2)式のrの範囲を考えない最小値は各々次
のようになる。 T(1)nio=2πra(C+Ptanφ) (rT(1)nio=a) ここで、r0とr(2)nioとを比較すると、地盤の状
況からr0=Pa/σtであるから、 になる。 従つて、初期地圧がないとすれば、膨張圧力の
みによる地盤内応力は(2)式の範囲では、必ずσr=
−σ〓(第2図カーブc参照)という純粋剪断応力
状態になり、いわゆる引張強度σtは第3図に示す
モールクーロンの応力円から、 σt=−σ〓y=σry=C cosφ 但し、σ〓y:純粋剪断破壊時の円周方向応力 σry:純粋剪断破壊時の半径方向応力 で表現される。 そこで、 (rT(2)nio/r0)2=sinφ≦1 ∴r(2)nio≦r0 となり、引抜耐力Tの状態は第4図に示すよう
に、挿入孔壁近傍で最も弱くなつて結果的にそこ
から引き抜けることが判る。 即ち、(1)式から Tnio=2πa(C+P tanφ) (r=a) ∴P0=(T/2πa−C)/tanφ(Kgf/cm2)……(3
) であり、必要な引抜耐力Tが与えられる時の充填
材に要求される最低の膨張圧力(臨界膨張圧)
P0は(3)式で得られる。 以上のことから明らかなように、対象となる地
盤の物性に整合した圧縮力を定着材の膨張圧力で
地盤に加えてその改良を行う本発明によると、 地盤の物性、C、φ、 補強アンカーに要求される引抜耐力、T、 補強アンカーを挿入する孔の半径、a、 が判ると必要とする膨張力を生ずる定着材の選定
が極めて簡単に可能となり経済的で信頼性のおけ
る補強アンカーの定着が実施できる。 そして対象となる地盤が決められると、定着材
に混入する膨張材を選択する手順は以下の通りで
ある。 対象になる地盤の粘着力C内部摩擦角φを地
盤の調査によつて知る。 地盤に要求される引抜耐力T及び地盤に施工
する補強アンカー挿入孔の大きさaを決める。 上式(3)によつて臨界膨張圧P0を算出する。 硬化後に臨界膨張圧以上の膨張圧を発生する
ような膨張材を選択する。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例を説明する。 実施例 1 第5図は地盤に対する実証実験における引抜耐
力の測定結果を説明する図である。 地盤:洪積層砂質土 C:0.25(Kgf/cm2) φ:35(度) ロツクボルトの要求引抜耐力:50(Kgf/cm) ロツクボルト挿入孔直径:5(cm) ∴P0=(50/2π×2.5−0.25)/0.700=4.2(Kgf/ cm2) 上記臨界膨張圧P0以上の膨張圧を発生する膨
張材を使用することにした。
【表】
【表】 地盤に対する実証実験は、地盤に直径5cm、奥
行2mのロツクボルト孔を穿設し、直径2.5cmの異
形ロツクボルトを挿入してこれらの各試料を混和
した定着材を注入硬化させた後端板を取りつけ、
ジヤツキで引いて引抜耐力測定を行つた。その結
果は第2表、第4図に示す通りである。
【表】 結果が示すように同一の試料を用いても地盤が
ロツクボルトを挿入する位置によつて物性が若干
異なるために、引抜耐力もかなりのバラツキが出
ている。なお、第5図において、×印は原データ、
〇印は平均値を示している。 しかし、平均値でみると既存の市販品は膨張材
の混入の有無にかかわらず全く要求引抜耐力を満
たしていない。これに対してこの発明によつて混
和された試料A1〜A3は予定通りの結果を示した。 即ち、試料A1:臨界膨張圧の膨張圧に近いが
膨張圧がそれ以下のために要求引抜
耐力に若干の不足を生じた。 試料A2:臨界膨張圧以上の膨張圧を発
生するようにしたので要求引抜耐力
を満たした。 試料A3:臨界膨張圧を大幅に越えた膨
張圧を発生させるようにしたので要
求引抜耐力以下の部分は極めて少な
くなつている。しかし、充填材自体
が膨張のために脆弱化したために引
抜耐力は試料A2よりも小さくなつ
た。 以上の結果から、本発明に沿つた膨張材の採用
によつてこれまで補強アンカーの適用が全然考慮
されていなかつた軟弱な地盤に対しても補強アン
カーの使用ができるようになつた。 実施例 2 関東周辺の地山の状況は第3表の通りなので、
実施例と同様の要求の下にここに適用される定着
材の膨張圧は同表に示すようになる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、地盤の物性が0.1≦C、φ≠0の地盤におい
て、 P0=(T/2πa−C)/tanφ(Kgf/cm2) によつて決められる臨界膨張圧以上の膨張圧を発
揮する膨張材を定着材に混入して、地盤に圧力を
加えることによつて地盤の改良を図りながら補強
アンカー類を定着するものであるから、対象にな
る地盤の物性に対応させた適切な膨張材を混入さ
せることができて経済的であり、さらに要求され
る引抜耐力を確実に確保できる効果を奏するもの
である。 さらに、その適用範囲も従来考慮の対象となら
なかつた沖積砂質土のような軟弱な地盤から軟岩
まで広範囲にわたつて補強アンカー類の適用を可
能にするものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は地盤に膨張圧力を発生する定着材を用
いて補強アンカーを施工して引張力を加える場合
における地盤の応力状態を説明する図、第2図は
地盤の中にひび割れが発生している状態を示す
図、第3図はモールクーロンの応力円を説明する
図、第4図は引抜耐力の状態を説明する図、第5
図は地盤に対する実証実験における引抜耐力の測
定結果を説明する図である。 1……地盤、2……定着材、3……ロツクボル
ト。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 地盤の物性が C≧0.1 φ≠0 C:地盤の粘着力(Kgf/cm2) φ:地盤の内部摩擦角(度) の地盤に補強アンカー類を定着する方法において P0=(T/2πa−C)tanφ(Kgf/cm2) P0:注入定着材の臨界膨張圧(Kgf/cm2) a:補強アンカー類の挿入孔半径(cm) T:補強アンカー類の必要引抜耐力(Kgf/
    cm)で求められる臨界膨張圧以上の膨張圧を発揮
    するように12.5〜100%の混入比で膨張材を混入
    した定着材を用いて地盤の補強アンカー類を定着
    する方法。
JP6852884A 1984-04-06 1984-04-06 地盤に補強アンカ−類を定着する方法 Granted JPS60212600A (ja)

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JP6852884A JPS60212600A (ja) 1984-04-06 1984-04-06 地盤に補強アンカ−類を定着する方法

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JPS60212600A JPS60212600A (ja) 1985-10-24
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5736214A (ja) * 1980-08-14 1982-02-27 Japanese National Railways<Jnr> Nanjakujibannitaisururotsukuborutonokyokakoho

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JPS60212600A (ja) 1985-10-24

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