河川堤防の構造検討の手引き - JICE 一般財団法人 国土技術研究センター

ISBN978-4-87759-032-1
JICE資料第111002号
河川堤防の構造検討の手引き
(改訂版)
平成24年2月
財団法人
国土技術研究センター
Japan Institute of Construction Engineering(JICE)
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24
に分布する基礎地盤の土層を一定の深さまで調査することが必要で、最低限、基礎地盤の上面
性を連続的に（線的に）把握できるという点では極めて有効な調査方法で、これを実施するこ
から１０ｍ程度の深さは確保する必要がある。 ただし、透水性地盤（砂質土や礫質土で構成され
とで縦断方向の調査地点を見直したり、調査地点間の土質構成を補完することが可能である。
る地盤）が１０ｍ以上連続するような場合には、その下位の難透水層（主として粘性土）を２～３
ただし、電気探査等の非破壊調査法は、適用条件に制約をともなうこと、記録の解釈に工学的
m 確認する深さまでとするが、基礎地盤の上面から２０ｍ程度を深さの上限と考えてよい。
な判断を要すること等があり、これを調査方法として採用する場合には、事前に適用性につい
ボ－リング調査に際しては、地下水位を精度良く把握する必要がある。また、近傍の地下水
位観測所の記録を収集整理し、地下水位の季節的な変化を別途把握しておくことが望ましい。
ての十分な検討が必要である。
・試掘調査
試掘調査は、堤体や基礎地盤の一部を掘削し、土質状況を観察するもので、試掘孔（テスト
②標準貫入試験
標準貫入試験ではＮ値が得られるとともに、乱した状態のものではあるが試料を採取するこ
ピット）からは良質な試料の採取も可能である。ただし、大規模な掘削は堤防の安全性に影響
とができる。Ｎ値からは、経験則により土の強度定数を類推することが可能である。標準貫入
を及ぼすこともあるので、箇所数や掘削の規模を最小限に抑える必要がある。また、試掘調査
試験を実施する位置は、堤体および基礎地盤とも原則として深さ１ｍ毎とする。
の終了後には、同質の材料で試掘孔を埋め戻し、タンパー等を用いて十分に転圧しなければな
③土質試験
らない。
標準貫入試験器によって採取した乱した試料を対象に、堤体および基礎地盤の分類特性、す
なお、堤防新設の場合は基礎地盤のみが対象となるが、調査の内容や方法は基本的には同じ
なわち物理的な性質を把握するための土質試験を実施する。試験の項目は表 3.2.1 に示すとおり
である。築堤材料については、この段階で土取場等が決まっていれば試料を採取し、少なくと
である。実施する頻度は土質が変化する深さごとを原則とするが、土質が比較的均一とみられ
る場合でも、堤体では１ｍごと、基礎地盤については２～３ｍごとに実施しておくことことが
望ましい。なお、土質試験の方法は地盤工学会の基準６）による。
も表 3.2.1 に示すような土質試験を実施しておく必要がある。
４）堤防横断方向の土質調査
(1)調査対象箇所の選定
堤防横断方向の調査対象箇所は、堤防縦断方向の土質調査地点の中から浸透に対して条件が
表 3.2.1
堤防縦断方向の土質調査における土質試験の項目
土質試験の項目
土粒子の密度試験
礫質土
砂質土
粘性土
○
○
○
物理
含 水 量 試 験
○
○
○
試験
粒 度 試 験
○
○
○
液性限界・塑性限界試験
注）
注）
○
注）礫質土は統一土質分類の礫粒土Ｇで、[G]，[G-F]，{GF}に該当する
砂質土は同じく砂粒土Ｓで、[S]，[S-F]，{SF}に該当する
粘性土は同じく細粒土 F で、{M}，{C}に該当する
礫質土・砂質土は、細粒分含有率が 15%程度以上の場合には、液性限界・塑性限界試験を実施する
ことが望ましい。
厳しい地点を選定する。ただし、区分した区間内に複数の縦断方向土質調査地点が配置されて
いる場合であって、土質構成が類似する場合には、対象箇所を代表的な位置に限定してもよい。
堤防横断方向の調査対象箇所を選定するにあたっては、特に次のような点に留意する必要が
ある。
a)堤体の土質について
堤体の土質で問題となるのは透水性の異なる土質が複雑に分布する堤体である。このような
堤体の土質構成を模式的に示したものが図 3.2.1 で、その多くは築堤履歴（３．１節）に関係した
ものである。
浸透に対して特に問題となる堤体の土質条件を整理すると、概ね次のとおりである。
①大部分が透水性の大きい土質で構成され、かつ裏のり尻付近に難透水性の土質が分布す
④その他の方法
ると想定される断面（図 3.2.1a）
・サウンディング調査
②粘性土を主体に構成される堤体で、裏のりから表のりにかけて連続的に透水性の大きい
サウンディング調査では、試料を採取できないので土質を直接的に観察することはできない
が、得られた記録から土質や強度定数を類推することが可能である。サウンディング調査は、
一般的に調査機器が簡便で経済的でもあることから、既往の被災箇所周辺や旧河道等の要注意
土質が挟まれていると想定される断面（図 3.2.b）
③中央部の難透水性の土質を透水性の大きい土質が被覆し、かつ難透水層の土質の上面が
計画高水位に達していない断面（図 3.2.1c）
地形について上下流の境界位置を把握するために利用できる。その際の調査位置は、ボーリン
なお、堤体土質に関わりなく、堤防ののり勾配が急な箇所や堤防の高さ（堤防天端高と堤内地
グ調査地点の上下流側の裏のり尻近傍とするとよい。
盤高の比高）が高く平均動水勾配（表のりの計画高水位位置と裏のり尻を結んだ直線の勾配）
サウンディングの方法としては多くのものが開発されているが、多様な土質に適用でき、実
績が豊富なものは静的コ－ン貫入試験、動的コ－ン貫入試験およびスウェ－デン式サウンディ
ングである。
の大きい箇所、あるいは高水敷の幅が特に狭い箇所やない箇所も、浸透に対して危険となりや
すい箇所の条件のひとつである。b)基礎地盤の土質について
浸透が特に問題となる基礎地盤の土質構成は、堤体と同様に透水性の異なる土質が複雑に分
・物理探査
布する地盤である。これを模式的に示したものが図 3.2.2 で、透水性地盤において裏のり尻下に
３．１節で述べた非破壊調査、すなわち電気探査等の物理探査も基礎地盤を構成する土質の物
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27
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28
堤防横断方向の土質、主に基礎地盤の連続性が問題となる場合には、必要に応じ高水敷や堤
ことである。乱さない試料の採取が比較的容易な粘性土については、シンウォールサンプラー
内地にも調査地点を配置することを考えなければならない。特に裏のり尻付近については、い
やデニソンサンプラー等を用いて乱さない試料を採取する。砂質土や礫質土についても乱さな
わゆる行止り地盤（図 3.2.2 参照）を形成している場合があるので、そのようなことが想定され
い試料を採取することが望ましいが、乱さない試料の採取は一般には難しく、力学試験に必要
る場合には少なくともサウンディング等の調査地点を配置して土質を確認しておく必要がある。
な試料は原則として乱した状態で採取する。この場合、室内の土質試験（透水試験、せん断試
なお、堤防断面が小さくかつ堤体が同一の土質で構成され、しかも基礎地盤も単純な土質構
験）は乱した試料を密度調整して実施するので、サンドサンプラーや標準貫入試験等を利用し
成であることが判明している場合には、裏のり面もしくは表のり面のいずれかのボーリング調
て密度試験に必要な最少限の乱さない試料を採取し、できる限り正確な密度を把握することが
査を省略してもよい。
重要である。
図 3.2.3 は堤防横断方向の土質調査の計画事例を模式的に示したものである。
なお、浸透に対する堤防の安全性を照査する場合、基礎地盤を深く切るようなすべり円弧は
想定していないので、軟弱な粘性土を除いては試料の採取は必要ないが、別途地震に対す安全
(4)調査の方法
堤防横断方向の土質調査では、堤防縦断方向の調査方法（ボ－リング調査、標準貫入試験、
土質試験等）に加え、主として構成土質の透水特性や強度特性を把握するための現場透水試験、
性の照査を実施する場合には併せて採取しておくとよい。
c)土質試験
試料の採取および土質試験を実施する。個々の目的に応じた調査の方法は表 3.2.2 に示すとおり
標準貫入試験用サンプラーによって採取した乱した試料を、堤防縦断方向の調査と同様の項
で、ボ－リング調査、標準貫入試験および土質試験（物理試験）の方法等は堤防縦断方向の土
目の土質試験（試験の項目は表 3.2.1 と同様）に供するとともに、力学試験用に採取した試料に
質調査における項目（表 3.2.1）と同様である。
ついて表 3.2.3 に示す項目の土質試験を実施する。
また、新設堤防の照査にあたっては、土取場等から試料を採取し、別途材料試験を実施して
力学試験は乱さない試料（粘性土）もしくは密度調整した試料（礫質土および砂質土）につ
いて実施するが、いずれも飽和状態を対象とし、試験の方法は地盤工学会の基準６）による。乱さ
締固め後の材料の浸透特性ならびに強度特性を把握する必要がある。
ない試料（粘性土）については、サンプリング、供試体の成形、供試体の試験機への設置等の
表 3.2.2
調査目的
各過程において、応力解放と機械的な乱れを受けることは避けられないが、できるだけ乾燥な
調査の目的に応じた調査の方法
どの乱れが小さくなるよう試料の取り扱いを丁寧に行うことが重要である。
調 査 方 法
堤
体
基礎地盤
土質構成の把握
ボーリング調査・サウンディング・電気探査等
浸透特性の把握
主として室内土質試験（粒度試験・室内 主として現場透水試験・土質試
透水試験）
験（粒度試験）
強度特性の把握
標準貫入試験・サウンディング・室内土質 主として標準貫入試験・サウンデ
試験（密度試験・せん断試験等）
ィング
材料特性の把握
（堤防新設の場合）
室内土質試験（締固め試験および締固め
た材料の密度試験・透水試験・せん断試
験等）
堤体の透水性を把握するための透水試験は原則としては礫質土あるいは砂質土を対象とし、
粘性土については、後述するように一定の値を設定することが望ましいことから、試験を行う
必要はない（第４章）。
a)現場透水試験
表 3.2.3
物
理
試
験
現場透水試験はボ－リング孔を利用して実施するもので（単孔式透水試験）、土の透水特性（透
水係数）を知ることができるほか、試験区間の間隙水圧を示す水頭（地下水位）を精度良く把
握することができる。現場透水試験の対象は、地下水面以下の飽和部分を構成する礫質土およ
び砂質土で、主として基礎地盤が対象となる。
現場透水試験は、原則的には土質が変化する毎に実施することが望ましいが、同一ボ－リン
グ孔で多数の試験を実施するのは難しく、土質に大きな変化（例えば同一地点に砂質土と礫質
土が分布するような場合）がない限りは、各ボ－リング調査地点で１箇所（深度）程度とする
のが妥当である。
b)試料の採取
ここでの試料の採取とは力学試験（強度試験や透水試験）に供する乱さない試料を採取する
29
堤防横断方向の土質試験の項目（力学試験用試料）
土質試験の項目
力
学
試
験
礫質土
砂質土
粘性土
得られる定数等
土粒子の密度試験
⃝
⃝
⃝
土粒子の密度ρＳ
含水量試験
⃝
⃝
⃝
含水比ｗｎ
粒度試験
⃝
⃝
⃝
粒径加積曲線、10％粒径Ｄ 10 等
注３）
⃝
液性限界ｗＬ、塑性限界ｗＰ
⃝
湿潤密度ρｔ
液性限界・塑性限界試験
注３）
湿潤密度試験
⃝
⃝
透水試験
⃝
⃝
UU 試験
三軸圧縮試験 CU 試験
もしくは一面せ
CUB 試験
ん断試験注４）
CD 試験
材料試験（堤防新設の場合）
飽和透水係数ｋＳ
⃝
粘着力ｃＵ（内部摩擦角φＵ )
⃝
⃝
◎
粘着力ｃＣＵ ，内部摩擦角φＣＵ
◎
◎
⃝
粘着力ｃ，ｃ’ 内部摩擦角φ，φ’
◎
◎
⃝
⃝
粘着力ｃ d ，内部摩擦角φd
⃝
最大乾燥密度ρdmax 等
注 1)UU 試験は非圧密非排水条件、CU 試験は圧密非排水条件、CUB 試験は圧密非排水条件(間隙水圧測定)、
CD 試験は圧密排水条件である
注 2)土質分類（礫質土、砂質土、粘性土）は表 3.2.1 に同じである
30
注 3)礫質土・砂質土は、細粒分含有率が 15%程度以上の場合には、液性限界・塑性限界試験を実施することが望ま
しい
注 4)せん断強度試験の結果は、一般全応力法によるすべり安定計算に利用する
３．３ 侵食に対する構造検討のための調査
３．３．１ 河道特性調査
１）調査の目的
一方、強度定数を知るための試験は三軸圧縮試験もしくは一面せん断試験による。試験条件
侵食に対する堤防の安全性は河道の特性に大きく支配される。すなわち、外力という面では
には、UU 試験（非圧密非排水条件）、CU 試験（圧密非排水条件）、CUB 試験（圧密非排水
洪水時の堤防近傍の流速が問題となるが、この流速は河道の平面的、縦断的、横断的な形状と
条件、間隙水圧測定）、CD 試験（圧密排水条件）があり、試料の透水性や堤体の土層構成か
深く関係し、また、耐力という面では堤防表のり面の護岸や植生による被覆状況とともに河床
ら想定される被災メカニズム、土質の不均質さ、隣接する土層の排水条件などを考慮し工学的
の変動状況等が関わってくる。このことから、侵食に対する堤防の安全性照査においては河道
判断の上、選択する。また、三軸圧縮試験と一面せん断試験は、圧密条件やせん断モード等が
７)
異なることから 、想定される圧密応力履歴や被災メカニズム等を勘案し、目的に応じたせん
断試験を選択すること、両試験から得られた強度定数を混同して使用しないことに注意を要す
る
８)
特性の把握が重要となる。
２）調査の内容
河道特性調査では、以下の内容について調査を実施する。
(1)セグメント分類
。
従来、三軸圧縮試験および一面せん断試験における拘束応力の設定に配慮不足な面があった。
河道のセグメント分類５）は河道特性を評価するひとつの指標であり、表 3.3.1 に示すように、
すべり面計算に用いる三軸圧縮試験等のせん断強度試験は、発生すると予想されるすべり面の
河床勾配や河床材料等をもとに河道を分類するもので、セグメント分類からは河岸の侵食の程
深さにおいて、発揮する強度が評価されるように、低い拘束応力範囲を含むように設定するこ
度を類推することができる。ここでは同表をもとに現況の河床勾配および河床材料の代表粒径
とが望ましい。高拘束圧下の試験結果から得られた粘着力を見込むと、低拘束圧下で過大な強
に着目し、照査対象区間について河道を分類する。
度となり、過大な安全率が得られることもあるため、粘着力の評価に必要な注意事項である。
次に、一般全応力法でも、すべり面スライスが当たる土層が排水性のとき、排水条件の CD 試
表 3.3.1
河道のセグメント分類とその特徴(文献５)に加筆）
験による強度を使用するため、CD 試験または CUB 試験が必要となる９)。とくに、透水性の高
セグメントＭ
い礫質土などでは、排水条件の試験を選択することが望ましい。
なお、粘性土について、UU 試験を使用する場合は、サンプリング時の乱れや供試体作製過
程の影響を受けやすいこと等に留意する必要がある。UU 試験の結果、粘着力ｃが過度に小さ
い場合や内部摩擦角φが求まる場合、堤防縦断方向の同一土層の試験結果に対しバラツキが見
られる場合等では、試験数量を増やすことや試験条件を CU 試験に変えるなどの検討が必要で
ある。なお、内部摩擦角φが求まるのは、供試体が不飽和の状態の場合によく見られる現象で
あり、目標とする試験条件である飽和状態を満足していない可能性が高い。また、一軸圧縮試
験から求まる一軸圧縮強さの 1/2（qu/2）は、UU 試験から求まる粘着力ｃの最小値と見なせる
ことから、必要に応じて UU 試験と一軸圧縮試験を合わせて実施することが望ましい。
なお、新設堤防の場合は土取場等から採取した試料を対象に、材料試験を実施する。試験の
項目は、締固め試験および締固めた材料の力学試験で、後者については締固め管理基準値（締
セグメント１
２－２
セグメント３
← 山間地→
← 扇状地 →
←谷底平野→
← 自然堤防 →
地 形 区 分
← デルタ →
河床材料の代表粒径ｄＲ
さまざま
２ cm 以上
３～１ cm １0～0.3mm
河岸構成物質
河床・河岸に岩
が出ていること
が多い
表層に砂・シルトが載
ることがあるが薄く、
河床材料と同一物質
が占める
下層は河床材料と同一
で、細砂・シルト・粘土の
混合物
勾 配 の 目 安
さまざま
１/60～１/400
１/400～１/5,000
河岸侵食の特徴
低水路の平均深さ
0.3mm 以下
シルト・粘土
１/5,000～水平
さまざま
曲がりが少ない
蛇行が激しいが、川幅水
深比が大きい箇所では８
の字蛇行または島発生
蛇行が大きいものも
あるが、小さいものも
ある
・直線河道で
あればどこの
河岸も侵食
され得る
・侵食箇所の
予測は困難
・砂礫堆（砂洲）によ
る水衝部で侵食が
発生することが多
い
・河道の平面形によ
っては水衝部が固
定する、したがっ
て、侵食危険箇所
が固定性か移動
性か、移動速度が
速いか遅いかを把
握することが重要
・侵食量はセグメント１ほ
ど大きくない
・ 川 幅 水 深 比が 小 さ な
河川では、河道平面形
によって侵食箇所が規
定されている場合が多
く、基本的には湾曲部
外岸側が要注意
・砂洲はほとんど発
生しないため、侵
食発生箇所は河
道平面形に規定さ
れ、基本的には湾
曲部外岸側が要
注意
・侵食量は少ない
・舟運が盛んな河
川では航行波によ
る河岸侵食も考慮
する必要がある
さまざま
0.5～３ｍ
２～８ｍ
３～８ｍ
蛇 行 の 程 度
固め度 90％）の飽和試料を対象とする。力学試験の内容は表 3.2.3 に示す試験と同じである。
31
セグメント２
２－１
32
(2)Ἑ㐨⥺ᙧ
Ἑ㐨᩿㠃ࡢኚ໬ࢆㄪᰝࡍࡿ㝿࡟ࡣࠊᕤ஦グ㘓➼ࢆࡶ࡜࡟Ἑᕝᕤ஦ࡢᐇ᪋ࡉࢀࡓ༊㛫࡞ࡽࡧ࡟
Ἑ㐨⥺ᙧ࡟ࡘ࠸࡚ࡣἙ㐨ࡢᖹ㠃ᙧ≧ࢆࡶ࡜࡟┤⥺㒊࠿᭤⥺㒊࠿ࢆㄪᰝࡋࠊᖹᆒἙ㐨ᖜ㹀࠾ࡼ
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(4)ሐ㜵࠾ࡼࡧ㧗Ỉᩜࡢㅖඖ
(3)Ἑ㐨≧ἣ
ሐ㜵࠾ࡼࡧ㧗Ỉᩜ࡟ࡘ࠸࡚ࡣㅖඖ➼ࢆㄪᰝࡍࡿࠋ䠏䠊䠍⠇࡟♧ࡍሐ㜵⌧ἣ➼ࡢㄪᰝࡢ⤖ᯝࡀά
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(5)᪤ ࡢὥỈࢹ࣮ࢱ
ὶỈ࡟ࡼࡿ౵㣗స⏝ࡣὥỈࡢ≉ᛶ࡟ᙉࡃᨭ㓄ࡉࢀࡿࡢ࡛ࠊ᪤ ࡢ୺せὥỈࡢࢹ࣮ࢱࢆᩚ⌮ࡋࠊ
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ࡢ⿕⅏ࡢᒚṔ➼࡟ࡘ࠸࡚ࡶᢕᥱࡋ࡚࠾ࡃᚲせࡀ࠶ࡿࠋ
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堤防護岸；単断面河道である場合、あるいは複断面河道ではあるが高水敷幅が狭く、堤防
と低水河岸を一体として保護するよう設置されている護岸
ただし、高水敷幅ｂの狭い複断面河道の堤防については、堤防のり尻における水深Ｈｆｐ（図
3.3.3）がｂ /Ｈｆｐ≦３となる場合には、一体とした堤防護岸とみなすべきである８）。
なお、
『河川管理施設等構造令』において護岸の設置を義務づけられている区間についても、
構造物の種類や位置等を確認しておく。また、低水護岸についても同様の調査を実施しておく
ことが望ましい。
護岸工の工種や諸元については、時期を異にする河床縦断の測量成果と併せ、図 3.3.4 に例示
するような縦断図として整理しておくとよい。
(2)護岸工の変状状況
護岸工の変状状況の確認を目的として表 3.3.2 に示す内容の変状調査を実施する。低水護岸に
ついては、その機能が失われると堤防本体の安全性に重大な影響を及ぼす可能性が高い区間、
河道状況、護岸工種のとりまとめ事例
例えばセグメント２やセグメント３に分類される河道においては、高水敷幅ｂが低水河岸高Ｈ
の５倍以下の区間を対象とする。
なお、護岸工等のない区間については、堤防のり面を対象に植生の種類や被度を調査してお
くことも必要である。
護岸等の変状状況については、後述の既往の被災箇所とともに、図 3.3.5 に例示すような平面
図として整理するとともに、前掲の図 3.1.1 に併せてとりまとめておくと、対象区間の場の理解
や侵食に対する課題の分析に有効である。
調査対象
高水護岸
護岸等の変状調査の内容
調査部位
調査内容
①亀裂の有無
②部材の劣化
③のり面の陥没
④すり付け部の侵食
のり覆工
高水護岸に準ずる
のり覆工
堤防護岸
（低水護岸）
護岸なし
図 3.3.4
表 3.3.2
根 固 工
①根浮き
②沈下
①流出
②崩れ
の り 面
植生の侵食・剥離
基 礎 工
(3)被災履歴
既往の侵食による堤防の被災および河岸の被災について調査する。ここでいう被災とは、災
害復旧事業またはそれに類するような被災が対象で、低水河岸の被災については原則として調
査の対象からは除外する。調査の内容は被災箇所、被災回数（同一箇所あるいは近傍の区間に
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45
46
表 4.2.1
項 目
浸透に対する安全性の照査基準１）
照 査 基 準
部 位
Ｆｓ；すべり破壊に対する安全率
α１；築堤履歴の複雑さに対する割増係数
築堤履歴が複雑な場合α１＝1.2
築堤履歴が単純な場合α１＝1.1
新設堤防の場合α１＝１．０
α２；基礎地盤の複雑さに対する割増係数
被災履歴あるいは要注意地形がある場合α２＝1.1
被災履歴あるいは要注意地形がない場合α２＝1.0
裏のり
パイピング破壊（浸
透破壊）に対する
安全性
途中では降雨の終了時や河川水位（外水位）のピーク時等、堤防の安全性を照査する上で重要
な時点における計算結果をファイルに
Ｆｓ≧ １．２×α１×α２
すべり破壊（浸潤破
壊）に対する
安全性
質定数、初期条件および計算条件を設定するとともに、境界条件等を入力して実施する。計算
表のり
Ｆｓ≧ １．０
Ｆｓ；すべり破壊に対する安全率
被覆土
な し
ｉ＜０．５
ｉ；裏のり尻近傍の基礎地盤の局所動水勾配の最大値
被覆土
あ り
Ｇ/Ｗ＞１．０
Ｇ；被覆土層の重量
Ｗ；被覆土層基底面に作用する揚圧力
記録させ、洪水終了まで実施する。
図 4.3.1 は、このようにして得られた計
算による浸潤面と、実物大堤防の浸透実
験で観測された浸潤面とを対比させた
事例を示したもので、実際の浸透現象を
よく再現していることがわかる。
図 4.3.1
２）円弧すべり法による安定計算法
浸透流計算によって得られた浸潤面の中から最も危険なものを抽出し、一般全応力法にもと
づいて、次式によってすべり破壊に対する最小安全率を算出する。
Ｆs ＝
４．３．３ 照査の方法
浸透に対する堤防の安全性は、非定常浸透流計算および円弧すべり法による安定計算によって
照査する。非定常浸透流計算は非定常の外力を与えて経時的に浸潤面の位置や水頭の変化を追跡
するもので、着目時点の浸潤面の形状を知り、また水頭分布から局所動水勾配等を計算すること
ができる。一方、円弧すべり法による安定計算では、表のりおよび裏のりのそれぞれにとって最
も危険と想定される浸潤面を抽出し、これを照査対象断面に設定することで洪水時のすべり破壊
実物大堤防における浸透実験結果の浸透流計算による検証例
∑{ｃｌ＋（Ｗ－ｕｂ ）・cosα・tanφ}
Ｗ・sinα
ここに、 Ｆs：安全率
ｕ：すべり面の間隙水圧（kPa）
Ｗ：分割片の重量(kN/m)
ｃ：すべり面に沿う土の粘着力(kPa)
ｌ：円弧の長さ(m)
φ：すべり面に沿う土の内部摩擦角(°)
ｂ：分割片の幅(m)
に対する安全率を求めることができる。
一般全応力法は、実際と同じ応力条件と排水条件を与えたせん断試験を行って、いわゆる見
１）非定常浸透流計算の方法
浸透流計算の方法には定常解析法と非定常解析法があり、さらに非定常解析においては飽和
かけの強度定数ｃ、φを求め、すべり面の間隙水圧を用いて安定計算を行う方法である
3),4)。
解析と飽和・不飽和解析があるが、本手引きでは、実際に近い現象が再現できる非定常の飽和・
一般全応力法で用いる強度定数および間隙水圧を表 4.3.1 に示す。間隙水圧には、降雨・河川
不飽和浸透流計算を行なうことを原則とする。
水等の浸透・排水による間隙水圧と、せん断に伴う土の体積膨張または体積収縮による間隙水
非定常の飽和・不飽和浸透流計算の基本式は次のとおりである１）。
∂ψ
∂ψ
∂
∂ψ
∂ψ
（ｋ
）＋ （ｋ
＋ｋ）＝（Ｃ＋α･Ｓs ）
∂ｘ
∂ｘ
∂ｚ
∂ｚ
∂ｔ
ここに、 x：堤防横断面の水平方向の軸
z：堤防横断面の鉛直方向の軸
ｋ：透水係数(m/hr)
ψ：圧力水頭(m)
Ｃ：比水分容量(1/m)
α：１の場合飽和領域、０の場合不飽和領域
S s ：比貯留係数(1/m)
t：時間(hr)
ここで、比水分容量Ｃは水分特性曲線の接線勾配として与えられ、また比貯留係数Ｓsは、砂質土
－４
についてはＳs＝１×10
(1/m)、粘性土についてはＳs＝１×10
－３
(1/m)程度を設定するとよい。
非定常の飽和・不飽和浸透流計算は、モデル化した堤防（堤体および基礎地盤）を対象に土
47
圧等がある。上記計算式のすべり面の間隙水圧とは、浸透・排水による間隙水圧のことを意味
し、テルツァーギはこの間隙水圧のことを‘中立間隙水圧’と形容している 3)。一般全応力法では、
強度定数を求める土質試験の中で、せん断に伴う間隙水圧が反映されていることから、上記計
算式ではせん断に伴う間隙水圧を考慮しない。
円弧すべり法による安定計算には数多くの方法が提案されているが、ここで提示した計算式
は修正フェレニウス式と呼ばれる。
安定計算においては、複数の円弧中心に対して最小安全率を求め、そのなかの最小値が計算
断面に対する最小安全率となる。
表 4.3.1 一般全応力法に用いる強度定数と間隙水圧
分割片底面の条件
強度定数
非排水条件
粘着力ｃＵ（内部摩擦角φＵ ≒0 )
（透水性が低い場合） または、粘着力ｃＣＵ ，内部摩擦角φＣＵ
排水条件
粘着力ｃ d ≒ｃ’，内部摩擦角φd ≒φ’
（透水性が高い場合）
48
間隙水圧
浸透・排水による
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浸透・排水による
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ȭ㸻(1/4)㹌㸩32.5㸦10ӌ㹌ӌ50㸧
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Dunham(1954) ձȭ㸻Ҁ㻝㻞 䠪 㸩25 䠄ゅᙇ䛳䛯⢏Ꮚ䛷䡠⢏ᗘ㓄ྜ䛜䜘䛔䠅
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㻟㻕Terzaghi, K. : Theoretical Soil Mechanics, John Wiley & Sons, pp.11㹼13, 1943. ࠾ࡼࡧ
Terzaghi, K., Peck, Ralph B. and Mesri, Gholamreza : Soil Mechanics in Engineering
Practice, Third Edition, John Wiley & Sons,, pp.83㹼85, 1996 .
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