JPH10512639A - 土壌安定化のための補強部材及び補強方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 土壌を補強又は強化に利用可能な補強部材及びこの補強部材を使用する方法であって、この補強部材は、平坦でない部分を有し、引っ張り耐力及び摩擦表面の技術的に改善された特性を有する取り囲み保持部を有している。

Description

【発明の詳細な説明】 土壌安定化のための補強部材及び補強方法 本発明は、土壌の安定化又はフレーム化における改善又は補強部材に関する。 従来技術 土壌に可撓な補強部材を組み込むことによる土壌安定化の技術は、世界中で一 般的に使用されている。現在において、その作動の基礎理論原理は、正しく正確 に知られており、これらの原理は、ヘンリー・ビーデルの英国特許第１０６９３ ６１号において最初に確立された。この特許は、現在、権利消滅状態であり、本 発明の完全な説明を提供するために、以下に簡単に要約される。 自然の安定化されていない土壌は、潜在的な滑り又は割れ表面を有している。 このような表面は、プレーンとしてコーロンブによって最初に確立され、通常、 土壌の外側表面の最下部を通り、土壌の内部摩擦角度に依存する角度を形成し、 この種の構造のために通常使用される土壌にとっての水平に関して約６３°の値 を有している。円形及び全体的に曲線で囲まれた範囲の滑り表面の他の形状は、 実際に近い。全ての場合において、この表面上に位置する土壌は、”アクティブ ・ウエッジ”と呼ばれている。 耐力部材前側表面によるこの”アクティブ・ウエッジ”の固定は、通常の壁の 建設に関することである。下側耐力部材の前側表面から後側部分で土壌へ接続す ることによるその固定は、固定壁技術を確立することである。 土壌の地面に配設された補強部材の介在は、固定壁技術の特性を 変化させ、それにより、”アクティブ・ウエッジ”の境界は、実質的に、基部に 延在する傾斜面を有し、土壌の外側境界表面近くに位置する。この傾斜面は、外 側境界表面から０．３Ｈ近く離れて、ある高さ進んでから垂直となる。Ｈは土壌 の機械的な高さである。使用された異なる補強部材の方法のために、最近２０年 においてなされた多数の実験及び実際の測定は、”アクティブ領域”の境界が実 際に補強部材における最大張力の位置と一致することを確認する。これは、地面 に配設した補強部材の介在が、ある異方性を地面に与えることによって地面の性 質を変化及び改善することを意味する。 これらの原理は、多少軽い変形可能な表面から成る補強部材の多数の方法へ与 えられ、この表面から補強部材は、”アクティブ領域”の境界を貫通して十分な 長さに渡り延在するように、安定化される土壌の方向へ延在する。十分な長さと は、補強部材において発生する最大引っ張り力の値を越える土壌に関する補強部 材の摩擦力のための”耐力領域”である（図１参照）。これらの摩擦力は、土壌 上の傾斜面の負荷及び／又は形状に関しての特定の場合を除き、表面の０．８Ｈ の距離を越えて低い値Ｈと等しく役立つように発生しないことが見い出された。 各補強部材の摩擦能力は、明らかに、”アクティブ領域”の背後の有効長さと 、補強部材の表面に発生する土壌の圧力と、接触面積と、補強部材の表面材料の 特性とに依存する。この特性は、表面材料と土壌との間の摩擦係数に言い換えら れる。 補強部材は、一般的に、連続的な層状に土工事において組み込まれ、この層の 上側に所定厚さの圧縮土が延在し、この圧縮土の上側に補強部材の次の層が位置 する。この方式は、土壌の全高さに達するまで繰り返される。全体構造は、要求 された安全係数を有して、裏側における地面の押圧力と、この構造に作用する負 荷の押圧力と を十分に安定して支持しなければならない。 これらの方法によって、一般的に、補強部材の十分な相互摩擦作用を保証する ために、土壌の人工層の面積の最小約２％、好ましくは約５％の上側を補強部材 の材料で覆うように補強部材の各層が位置し、少なくとも四つの補強部材の層が 設けられることが好ましい。 こうして、補強部材の引っ張り強さは、一方で地面及び補強部材に作用する負 荷の押圧力によって引き起こされる水平力に耐えるのに十分でなければならず、 補強部材の所定の柔軟性が補強土壌の移動への適合を可能とするために都合が良 く、この特性は維持される。この要求は、補強部材の材料の引っ張り強さと、補 強部材の断面積とに依存し、最大引っ張り力の線の近傍における決定因子である 。 他方で、補強部材は、妥当な長さを越えて最大引っ張り力と釣り合い可能な摩 擦力を結集するために、土壌にとって十分な接触面積を提供しなければならない 。”耐力領域”におけるこの要求は、それにより、全接触面積であり、それによ り、補強部材の断面の周囲長さ及び補強部材の長さであり、耐力領域の面積は決 定因子ではない。 補強部材の改良化及び完成化を進歩させることは、この解決策を実現すること である。なぜなら、その数を増加させないで補強部材の長さを減少することは、 選択された必要な埋め込み容積を低減し、その結果、建造コストを低減するため である。 フレーム部材又は補強部材は、最初は、周囲長さと面積との比が大きな値とな る帯状であり、これは、英国特許第１０６９３６１号に対応する前進である。こ こで使用されているものは、全長に渡り均一な特徴を有する０．７Ｈより大きな 長さの薄い金属帯から形成 されている。 最初の行程における第１の改良は、明らかに、”耐力領域”において異なる幅 を有する帯材の使用であり、これは実際上提供することが困難である。 現在の面積を維持する一方で耐力長さを減少する一つの方法は、土壌と帯材の 材料との間の摩擦係数の値を、帯材の水平表面における僅かな高さの波付け、溝 付け、又はリブ付けによって、増加することであり、この方法は、英国特許第１ ５６３３１７号の範囲内である。 国際特許出願ＷＯ−９５／１１３５１号において、耐力材料を集中させた芯部 によって断面に関する要求に注目して、帯材の二つの機能の間の区別がなされ、 この芯部には、改良された仕上げを有する帯材の要求表面を得るための他の軽い 安価な材料又は同じ材料の平坦な横方向延在部を一体的に追加されている。 特許第２０１４５６２号において、同じ数の補強帯材が維持される一方で、補 強帯材の最後から三番目において帯材を分岐させることによって、言わば、”耐 力領域”の部分において土壌に対面する表面を二つにすることによって、０．６ ５Ｈより小さく土壌の高さを低くすることが達成されている。 要約すると、全ての処理は、前述の”アクティブ領域”を安定化するために、 少なくとも”耐力領域”において、帯材によって土壌に対面する表面の拡大又は 摩擦係数の改良によって、帯材の引き抜き抵抗を増加することからなっている。 いずれの場合においても、特許自身は、”補強部材の土壌との接触面積は、補 強部材が引っ張ることによって抜けないことを保証するように算出される。”こ とを示している。 本発明の差異及び利点は明確である。帯材上のリブの形成によっ て材料の摩擦係数の増加を有するスペイン国特許出願第４５２２６２号は、帯材 と土壌との間の摩擦係数の改良だけで、いかなる摩擦表面の増大も達成していな い。国際特許出願ＷＯ−９５／１１３５１号は、さらに、芯部へ追加される材料 のコストをかなり増加するのに反して、サイドウイングへ追加されるいずれの摩 擦表面をも形成していない。 発明の記述 本発明において、可撓な補強部材は、自然の土壌の安定化のために存在し、こ のために、外側表面を構成する要素へ通常の方法によって固定されるための前側 端部を備えている。耐力及び摩擦力に関する前側端部の機能が以下のように区別 される。 Ａ）その耐力部（図２における１）は、周囲長さの要求によって決定されず、 それにより、小型で平坦でない形状が、小さな周囲長さと面積との比を有して使 用可能である。この形状は中空形状を含み、この場合においては、前述の比は外 周に関するものである。 Ｂ）摩擦力に関する要求は、保持部（図２における２）を有する小型の耐力部 を提供することによって満足される。この保持部は、耐力部を取り囲み、土壌と 摩擦接触する表面が、土壌自身の真っ直ぐな母線を有する円柱部材又は角柱部材 （図２における３）によって形成されるように保持部は離間され、保持部は、周 囲長さが保持部の外周（図３におけるＤ）であり、摩擦係数が土壌と土壌とに対 応する値、すなわち、得られる最大であるように、保持部の間に限定される。 これらの補強部材の材料は、好ましくは金属、好ましくは鉄又は鋼を主成分と するものである。本発明における意図する変形は、補強部材の材料が、重合体を 主成分として全体的に（芯部及び保持部 ）又は部分的に（芯部又は保持部）構成されることである。本発明のもう一つの 実施形態は、芯部及び／又は保持部を、セメント材料、例えば、コンクリートか ら形成する。このために、補強部材の芯部の材料及び保持部の材料は、同じであ る必要はない。すなわち、本発明の保護範囲は、金属の芯部と重合材料の保持部 との組み合わせ、又は、その逆の組み合わせを含んでいる。このような組み合わ せを、コンクリートの場合に適用させても良い。 実験室において実施された試験結果は、もし、保持部の高さが３ｍｍより大き く、保持部の間隔がその高さの６０倍を越えないならば、引き抜き力は、補強部 材と筒状の土とを具備する組立体の表面上の土壌破壊点の値と、土壌と土壌との 摩擦係数に対応する残りの値とに対応することを示しており（図４）、こうして 、土壌の補強又はフレーム化の一般的な技術において、”高付着”として補強部 材の適格性を達成する。これらの試験により、本発明の対象を形成する補強部材 は、線（２）より上側に全ての対の値を有する高付着性補強部材のための全ての 要求に従う。 従来技術と比較して有利なことは疑いの余地はなく、なぜなら、少量の材料の 追加により、引っ張り耐力部分に関するいかなる必須条件なしに、摩擦に関する 補強部材の要求に従うことができるためである。少量の材料は耐力部分と同じ又 は異なる材料として良い。こうして、土壌自身の剪断耐力特性を有利に得ること が可能となる。 こうして、本発明の実施形態の特定例、より具体的には円筒形状として、我々 は何ら特性を限定することなく引用可能であり、詳細は以下のテーブルに示され ている。 各場合において摩擦係数が改善された。 従来技術に開示した他の補強部材に比較して補強部材上の引っ張り応力には大 きな差が存在しない。応力が材料の性質及び耐力面積だけに依存するためである 。摩擦力における利益は、以下のテーブルに示された特性を限定しない例に示し たように、同じ面積を有する高付着補強帯材と比較して明らかに有利である。 補強又はフレーム化された土壌の数値化のために存在する異なる基準が、犠牲 腐食に相当する厚い厚さを必要とするという事実において、本発明の補強部材の 利点は、周囲長さと面積との小さな比を有する小型の部分を提供することにおい て強調される。この比は、常に、平坦な補強部材又は帯材より有効面積と全面積 との大きな比をもたらし、これは、次に、補強部材のために経済的に高価となる 厚い厚さの使用を可能とする。 この種の補強部材により認識されるように、本補強部材は、同じ耐力部分を有 し、同じ数が使用される通常の均一補強部材より短くすることができる。また、 少ない数での使用が可能であり、また、同じ長さで耐力部分の短いものを使用す ることができる。加えて、 前述した利点のために、軽量の補強部材の製造を妨げるものはなく、それにより 、耐力に関する要求は、徐々に正確に満足される。いずれの場合においても、必 要な埋め込み容積又は補強部材の材料の実際のコストのいずれかを、かなり節約 することを結果としてもたらす。 一つの補強部材と同じ土壌にとってなされた比較計算は、１ｔ／ｍ²の全体負 荷及び３０°の内部摩擦角度を有し、平坦な帯材、リブ付き帯材、及び本発明に よる補強部材を備えている。以下の結果がもたらされる。 本発明は、耐力に関する要求へ部分を適合可能であり、摩擦力に関する要求に 保持部の寸法を適合可能であるために、あらゆる高さの土壌に適用可能である。 だれも、補強部材の各層がそれ上で覆われる土壌のベッドの面積と補強部材の 材料との間の所定比の必要性に関して本方法を示してはおらず、本発明の方法を 提供していない。 図面の説明 図１は、耐力図であり、１は補強部材の芯部を示し、２は保持部を示し、３は 集中土を示している。Ｄ及びｄは、それぞれ、土の集中容積及び補強部材の芯部 ＋集中容積の幅（円形構造の場合には直径）を示している。Ａはいわゆる”耐力 領域”を示し、Ｂはいわゆ る”活動領域”を示し、Ｌは保持部（２）同士の間の距離である。 図２は、補強部材の斜視図であり、この補強部材は、平坦でない部分を有する 芯部（１）と、保持部（２）とを有している。この図において、保持部の間に土 の集中容積（３）を見ることができる。 図３は、保持部の部分であり、ｄは芯部の直径であり、Ｄは芯部＋集中容積の 直径である。 図４は、ＫＮ／ｍ²の垂直圧力（Ｘ軸）に対してプロットされた摩擦係数（Ｙ 軸）を示している。線１は平坦なタイロッドに対応し、線２は高付着力のタイロ ッドに対応する。位置３には、表された尺度外（＞３）のこれらの対の値が示さ れている。 図５は、保持部を有する中実の正方形断面の補強部材であり、この保持部は、 芯部を取り囲み、面取り縁部を備えて前述の断面に一致する正方形の輪郭を有し ている。 図６は、保持部を有する中実の三角形断面の補強部材であり、この保持部は、 芯部を取り囲み、前述の断面に一致する三角形の輪郭を有している。 図７は、保持部を有する中実のいびつ湾曲断面の補強部材であり、この保持部 は、芯部を取り囲み、前述の断面に一致するいびつ湾曲の輪郭を有している。 図８は、保持部を有する中実の六角形断面の補強部材であり、この保持部は、 芯部を取り囲み、前述の断面に一致する六角形の輪郭を有している。 図９は、保持部を有する中空の矩形断面の補強部材であり、この保持部は、芯 部を取り囲み、前述の断面に一致する矩形の輪郭を有している。 図１０は、偏倚半保持部を有する中実の正方形断面の補強部材であり、この保 持部は、芯部を取り囲み、半分の溝を形成するＵ形状 の輪郭を有している。 図１１は、歯形状の保持部を有する中実の正方形断面の補強部材である。 図１２は、保持部を有する中実の正方形断面の補強部材であり、この保持部は 、螺旋溝の形状に芯部を取り囲んでいる。 図１３は、保持部を有する中実の正方形断面の補強部材であり、この保持部は 、離間したスパイク状溝の形状に芯部を取り囲んでいる。 図１４は、半リング形状の保持部を有する中実の円形断面の補強部材である。 図１５は、歯形状の保持部を有する中空の円形断面の補強部材である。 図１６は、保持部を有する中実の円形断面の補強部材であり、この保持部は、 芯部を取り囲み、螺旋リングを形成している。 図１７は、保持部を有する中実の円形断面の補強部材であり、この保持部は、 芯部を取り囲み、円形のスパイク状の輪郭を有している。 これらの図面は、本発明の実施形態を示すが、本発明を限定するものではない 。補強部材の芯部の断面と保持部の輪郭との両方は、一般的な形状（平行四辺形 、三角形、円形、楕円形、六角形等）又はいびつな形状とすることができる。保 持部は、補強部材の芯部を取り囲むように配置されても配置されなくても良く、 離間されても良く、螺旋状であっても良く、二つの相補的な要素に細分化されて 偏倚されても良く、芯部の軸線に対する垂直に関して傾けられても良く、厚くさ れたスパイク状等としても良い。保持部は、さらに、面取り縁部又は円弧縁部が 設けられた輪郭を有していても良く、これらの輪郭は、補強部材の芯部の断面形 状と同じであっても同じで なくても良く、いわば、保持部の周囲は、芯部と平行又は類似である必要はない （例えば、円形芯部と矩形又はいびつ保持部、又はその逆）。 補強部材の芯部への保持部の固定方法は、公知の方法のいずれか、例えば、接 着、充填金属溶接、圧接、さらなる鋳造、押出しによる製造、又は同時鋳造等と することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，Ｉ Ｓ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 レゴ カステラノス，ホセ アメド スペイン国，エー−28810 ビラルビラ, カジェ ビトリア，１ (72)発明者 オルテガ ビダル，ダビド スペイン国，エー−28034 マドリッド, カジェ ベンティスケロ デ ラ コンデ サ，ピソ クアルト−アー，ポルタル ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．補強されフレーム化された土壌を形成するための補強部材であって、離間 した保持部が設けられた平坦でない部分を有し、前記保持部の間において、摩擦 力を発揮する部分は、前記補強部材の前記摩擦力を発揮する部分を取り囲む土壌 が真っ直ぐな母線を有する円柱状又は角柱状に集中することにより延在し、前記 摩擦力を発揮する部分は、さらに、保持部の周囲長さに相当する周囲長さを有す ることを特徴とする補強部材。 ２．前記補強部材は中空断面を有することを特徴とする請求項１に記載の補強 されフレーム化された土壌を形成するための補強部材。 ３．前記補強部材は中実断面を有することを特徴とする請求項１に記載の補強 されフレーム化された土壌を形成するための補強部材。 ４．前記保持部は、前記補強部材の芯部と同じ材料であることを特徴とする請 求項１から３のいずれかに記載の補強されフレーム化された土壌を形成するため の補強部材。 ５．前記保持部は、前記補強部材の芯部と異なる材料であることを特徴とする 請求項１から３のいずれかに記載の補強されフレーム化された土壌を形成するた めの補強部材。 ６．前記補強部材の芯部及び／又は前記保持部は金属であり、好ましくは、鉄 又は鋼であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の補強されフレ ーム化された土壌を形成するための補強部材。 ７．前記補強部材の芯部及び／又は前記保持部は重合材料であることを特徴と する請求項１から５のいずれかに記載の補強されフレ ーム化された土壌を形成するための補強部材。 ８．前記補強部材の芯部及び／又は前記保持部はセメント材料、好ましくはコ ンクリートであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の補強され フレーム化された土壌を形成するための補強部材。 ９．前記補強部材の芯部は金属であり、前記保持部は重合材料であり、又は、 その逆であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の補強されフレ ーム化された土壌を形成するための補強部材。 １０．前記補強部材の芯部は金属であり、前記保持部はセメント材料、好まし くはコンクリートであり、又は、その逆であることを特徴とする請求項６から８ のいずれかに記載の補強されフレーム化された土壌を形成するための補強部材。 １１．異なる形状、材料、及び厚さのモジュール要素の基部を使用し、前記モ ジュール要素へ細長い補強部材が一般的な手段によって接続される種類の土壌を 補強又はフレーム化するために利用可能な工事方法であって、請求項１から１０ のいずれかに記載の補強部材を使用することを特徴とする工事方法。