2020 Fiscal Year Research-status Report
曲げ変形を受けるアンカーの破断特性を考慮した維持管理手法の開発
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19K04595
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
酒井 俊典 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (90215591)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | グラウンドアンカー / 破断 / 曲げ変位 / 緊張力 / 維持管理 / 実物大装置 / 地震 / 豪雨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
急峻な地形を呈する我が国において，自然斜面や切土のり面の安定化を図る目的で，グラウンドアンカー工（以下，アンカー）が数多く施工されてきている。アンカーは，1957年に我が国に導入されて60年が経過し，二重防食が義務づけられた新タイプアンカーとなってからでも30年近くが経過している。アンカーは，地震時や豪雨時の斜面変状に対して大きな抑止効果を発揮している事例が多数見られ，急峻な地形を示す我が国にとって有効な抑止構造物の一つである。しかし，維持管理が十分でないアンカーにおいては，テンドンの引抜け・破断，クサビの損傷，あるいはアンカー頭部の落下や飛出しなど，問題が見られるアンカーが散見されているようになってきている。アンカーは，数百kN以上の緊張力を作用させることで斜面・法面の安定性を保持する抑止構造物で，常時大きな緊張力が作用した状態である。このため，地山変状等による外力の増加や，アンカーの劣化の進行に伴いアンカーが破断すると，アンカー頭部あるいは受圧板の落下や，場合によってはアンカーテンドンが飛び出すことで第三者被害につながる可能性が考えられる。従来のアンカーの破断に対する評価は，アンカーに作用する引張り強度を基に行われており，実際に施工されている地山等で見られる地すべり等の変状に起因した地盤内に発生する曲げやせん断に対する影響についての評価は全く行われていない。本研究では，地すべり等の地山変状を想定し，現在まで考慮されていないアンカーに曲げ変位等が作用した場合のアンカーの破断特性を，実際の現場状況および実物大試験装置により新たに明らかにするとともに，この破断特性を考慮に入れたアンカー破断時に有効な対策手法の検討を行うものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
アンカーが施工された種々ののり面を調査した中で，豪雨による地すべりによってアンカーに飛び出しが見られた現場を対象に，アンカーの破断状況について検討を行った。その結果，アンカー孔における深度調査，およびファイバースコープの映像から破断位置がすべり面付近であることを明らかにした。また，アンカーが飛翔した距離を計測した結果100ｍ以上であった。これら現地でのアンカーの破断特性を基に，実物大アンカー試験装置を用いて， アンカー規格の違いによる破断の差異を明確にするため，①防錆油で充填されているタイプ，②エポキシ樹脂でコーティングされているタイプ，③より線1 本毎に塗装被覆されているタイプ，⑤防錆油で充填し二重防食構造となっているタイプの，5種類の被覆状態の異なるアンカーを対象に検討を行った。その結果，飛び出しが見られた現場と同じ規格のアンカーでは，破断が一挙に発生するのに対し，その他のアンカーは順次破断が進行し，アンカーによって破断特性が異なることが明らかとなった。また，曲げを受けたアンカーの破断時の強度は，アンカーの引張り強度以下であった。高速度カメラを用い破断時のアンカー飛び出し速度を計測した結果，一挙に破断が発生したアンカーでは30m/s程度，順次破断が発生したアンカーでは5m/s程度であった。この飛び出し速度を基に求めた運動エネルギーとアンカー緊張力による弾性エネルギーとの比較を行った結果，両者は一致した。また，弾性エネルギーあるいは運動エネルギーから求めたアンカー飛翔距離は，現場調査で確認された飛翔距離とおおむね一致した。これらの結果は，今後飛び出し防止対策を検討する上で必要なエネルギー量を明らにしたもので，今後の適切なアンカーの維持管理に繋がる重要な結果となっている。このように研究は当初想定している通りの進捗で，おおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの現地でのアンカー破断状況の調査，および実物大アンカー試験装置による曲げ変位を与えたアンカーの破断特性の検討より，使用されるアンカー規格の違いにより破断特性に差異が見られることが明確となるとともに，一部のアンカーは曲げ変形を受けることで破断が一挙に発生し，場合によっては100ｍ以上飛翔することを明らかにした。これらの結果を受け，本年度は破断によるアンカー飛び出しに対する対策を考える上で，破断時のエネルギーが最も大きくなる，破断が一挙に発生するアンアータイプを対象に，破断状況の詳細な検討を行い，アンカー破断時の詳細なメカニズムを明らかにする。また，アンカー飛び出し時のエネルギーが，アンカー緊張力に依存した弾性エネルギーと，飛び出し速度に依存した運動エネルギーと等しいことを考慮し，一挙に破断するアンカーを対象に破断時のエネルギー減衰を考慮に入れた，実用的なアンカー飛び出し時の対策手法について検討を行う。これらより，アンカーの破断特性を考慮に入れた，新たなアンカー維持管理手法についてとりまとめを行う。
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| Causes of Carryover |
令和2年度はコロナ禍の影響で現場試験経費および旅費経費が予定より少なくなった。本年度に現場試験を行う予定で，経費はこれに充てる計画である。
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