三村　八一

東北新幹線トンネル施工現場より採取した砂の不飽和せん断特性

豊田　浩史

近年，わが国では局地的な集中豪雨による地盤災害が発生し，自然斜面や盛土などの土木構造物が被害を被っている．また，東北新幹線トンネル施工区間においては，掘削工事中にトンネルが陥没した．これは，地下水位の上昇が原因だと考えられている．
地盤の破壊で問題となるのは，ほとんどの場合がせん断破壊である．よって，その土のせん断特性を把握することは，破壊を含む地盤の工学的問題を考えるうえで不可欠なものとなる．土の強度定数（粘着力と内部摩擦角）は，各種構造物の基礎の設計や地盤・地山の安定性において最も重要なパラメータである．強度定数は砂や粘土などの土の種類によって異なることに加えて，間隙比，飽和度，応力履歴などの土の状態や環境によって変化する．したがって，各種構造物の基礎の設計や地盤の安定性の検討に用いる土の強度定数を唯一に決定することは容易ではない．
そこで，本研究では，土中水分が土の強度に与える影響に着目して検討を行った．東北新幹線（八戸〜新青森間）において，三本木原トンネルより採取した砂を用いて三軸圧縮試験を利用することで，せん断特性を調べた．三本木原砂は，多様な地盤構造を考慮し決定した間隙比が一定になるように供試体を作製し，同一の排水条件で，飽和砂および不飽和砂の三軸圧縮試験を行った．これらの結果は，地下水位を低下させ，切羽の安定をはかる，切羽安定に関する研究を行うにあたり重要なパラメータとなる．
本研究で得られた結果を以下に示す．
1)応力−ひずみ関係において，密であるほど，また，サクションが大きくなるほどピークが明確になり，後に強度が緩やかに軟化傾向を示す．
2)体積ひずみに関して，密であるほど，また，サクションが大きくなるほどダイレイタンシーが大きくなる．
3)密度で内部摩擦角が，サクションで粘着力が増加する結果が得られた．
これらの試験成果を利用して，トンネル切羽の安定解析を実施した．さらに，不飽和土の強度試験を実施しなくても，強度定数の概略値が利用できるように，細粒分調整を行った砂質土について強度定数を求めた．