専門家のコンテンツと重大なリスクのアーカイブ: この記事には、原文の斜面の安定性、記号、公式、図表に関する歴史的説明が保存されています。これは、地質工学研究、掘削または堤防プロジェクト、安定性計算、排水計画、地滑り評価、または作業指示ではありません。不安定な斜面は人、建物、道路を突然埋めてしまう可能性があります。観察された亀裂、膨らみ、濁った水、突然の沈下または移動は、危険ゾーンから離れ、緊急に専門家の評価を受ける理由として扱われるべきです。
Savo Kusićは今日、木製窓、木製アルミニウム窓、カスタム窓、ドア、見積依頼に焦点を当てています。この記事は技術アーカイブとして残されており、地盤工学設計、土工工事の監督、施工の提案を表すものではありません。
切土、盛土、水路などの建設土塁では、最終の法面が崩壊することがあります。そして、人工的な工事をしていない自然の斜面は、突然、大きな力で、または非常にゆっくりと動く可能性があります。これらの現象は、土壌の物理的特性と個別の条件から安定性を評価することを目的として、長年にわたって地質学的および地球力学的研究の対象となってきました。
土塊の移動の原因
人工土であろうと自然土であろうと、土壌が安定する条件は、外部からの力と土壌の内部抵抗がバランスしていることです。外力は主に土壌の自重であり、通常はこれが唯一の外力であり、その後に永続的または移動的に斜面に作用する他の外部荷重が続きます。内部抵抗は、結合土壌では凝集力と摩擦から構成され、非結合土壌では摩擦のみで構成されます。
図1。 緩土堤防法面
完全に緩い土壌、たとえば乾燥して圧縮された砂で作られた高さ h の堤防を観察すると、その堤防の斜面が水平に対して角度 β で傾いていることがわかります (図 1)。角度 β の大きさは、粒子サイズ、粒子形状、圧縮などのいくつかの要因に依存します。同じ圧縮の同じ非結合材料を使用して盛土の高さ h を h1、h2 などに増加させた場合、角度 β は変化せず、盛土の傾斜は無制限の高さ h まで同じ傾斜のままになります。特定の緩い土壌の場合、自然傾斜角 β は傾斜高さ h とは無関係です。結合していない土壌の角度 β の大きさは、内部土壌摩擦の角度 φ に依存し、それよりわずかに小さいか、それに等しいと仮定されます (β ≤ φ)。
図2。 結合土の切土法面
結合土で作られた切り込みを観察すると、結合土の内部抵抗が乾燥した砂には存在しない凝集力によって増加するという事実により、切り込みの傾斜がより強い勾配1:m、つまりより大きな角度βで保たれていることがわかります（図2）。乾燥した黄土などの特定の種類の土壌では、凝集により内部抵抗が増加し、土壌が垂直に切断された側面、つまり角度 β = 90° で保持できる程度になります。ただし、結合土の切高 h を h1、h2 などに増やす場合、斜面を安定に維持するには、切土 β の斜面の傾斜角を小さくする必要があります。特定の境界土における切土の斜面の各斜面角度 β に対して、1 つの臨界高さ hc が存在します。この高さを超えると、斜面_AB_のバランスが保たれず、滑り面_CD_上を滑ります（図3）。滑りは、外力、土塊の自重、内部抵抗のバランスが崩れ、外力の増加、つまり斜面の高さ_h_の増加による土塊の重量の増加に対抗できなくなったことにより発生しました。
図3。 粘性土の斜面滑り
上記のことから、土壌の自然斜面の角度は、他のすべての条件下での値が斜面の高さに依存し、この高さが増加するにつれて減少するため、特定の土壌の一定値として採用することはできないことがわかります。ただし、高さの低い斜面では内部土壌摩擦角φに応じた一定値として採用されることが多いです。
平衡障害は、たとえば内部土壌抵抗が減少した場合など、切高 h を増加させなくても発生する可能性があります。結合土壌の内部抵抗の要素である凝集力と摩擦は非常に変化しやすく、土壌中の水の量に依存します。したがって、多くの場合、滑りの原因は水に結合した土壌の過飽和であり、過飽和が多すぎると、土壌は斜面の下でそれ自体を支えることができなくなり、自重によって滑ります。
図4。 滑り面形成による土滑り
内部抵抗の低減による土滑りの事例は様々ありますが、ここでは特徴的なものをいくつか紹介します。
滑り面の教育
透水性土壌の表層の下の斜面に粘土の不透水層がある場合（図4a）、または粘土層に傾斜した砂層があり（図4b）、そこに大気または地表水が（放置された排水溝などから）到達する可能性がある場合、地滑りが発生する可能性があります。より多くの水が透水層を通過して粘土層に到達し、粘土層が強く湿り、表面の抵抗が減少し、そこで上層が滑ります。
カットによるバランスの乱れ
鉄道や道路の建設中に切土を行うと、以前のバランス状態が崩れます。これは、切土プロファイルでは土壌が支持されずに残り、重力によって下方に移動する傾向があるためです。土の内部抵抗がこの傾向を打ち消すのに十分な大きさであれば、平衡状態を維持できます。これは、切り土が切り口に向かって強く傾斜した層で構成されている場合にも可能です。
図5。 層状土の切込みによる地形の滑り
ただし、不透水土と透水土を交互に切る場合（図5）、透水土の浸出や不透水土の濡れにより滑りが生じる可能性があります。
土壌の不均質
透水性の土壌で作られた堤防内の不透水性材料の薄い層、いわゆるクレイレンズ（図6）も、大量の水が到達して滑り面を形成すると滑りを引き起こす可能性があります。
図6。 組成の不均一性による盛土滑りの事例
霜の影響
霜の影響により、水が氷レンズの形で表層に蓄積します。解凍中、氷のレンズは水に変化し、土壌が霜の作用の深さまで過飽和になり、その結果土壌は液体の塊となり、安定性を失います。
このケースは、氷レンズの形成に時間がかかるため、霜の危険な土壌と霜の持続時間が長い場合にのみ発生します。
地下水位低下
地盤工事などで地下水位が永続的に低下すると、土壌が乾燥し、盛り上がった粘土質の場合は亀裂が生じます。大量の地表水や大気水がそれらに侵入し、土壌を濡らし内部抵抗を低下させ、地滑りを引き起こす可能性もあります。
地形滑りの事例は他にも多数あり、どのような凝集土壌であっても、特定の状況下では多かれ少なかれ内部抵抗を失い、外力の影響を受けて動き始める可能性があると考えられます。
非粘着性の土壌は、斜面の傾斜角が土壌の内部摩擦角より小さい限り安定です。このタイプの土壌では、傾斜角が内部摩擦角よりも大きい場合にのみ滑りが発生します。ただし、粘土質土の上に非拘束材料で盛土した場合、粘土質土が滑って堤防が決壊する可能性があり、安定性を確認する必要があります。
土の斜面の安定性試験
摺動面形状
外力と内部土壌抵抗の間のバランス条件は、クーロンによって彼の方程式
τ ≤ c + σ tgϕ
ここで、_τ_は土壌せん断応力、cは凝集力、_σ_は滑り面の法線応力、ϕは内部摩擦角です。
土の内部抵抗、凝集力 c、摩擦 σ tgϕ が土のせん断応力に対抗するのに十分でない場合、土の内部の滑り面で滑りが発生します。滑り面には、土壌の物理的性質、層状構造、湿度、外部負荷などの要因に応じてさまざまな形状があります。
以下の代表的なスライドケースは位置によって異なります:
図7。 典型的な地滑りの事例
a) カットの垂直側面のスライド。上下水道などの水路が垂直に掘削されている場合（図7a）、土壌の物性に依存する臨界高さ_hc_を超えると、表面上で滑り_ADC_が発生します。これらの滑りは通常、水路の全長に沿って発生するのではなく、局所的に発生します。これは、土壌のせん断強度が不均一であることによって説明されます。
b) 部分斜面滑り (図 7b)。このような滑りは、春に鉄道や道路の切土によく発生し、土壌が水で飽和しすぎた結果です。
c) 夜間のスロープ滑り (図 7c)。切土や盛土の法面全体を脚部_C_まで滑ることです。
d) 足元のスロープ滑り (図 7d)。切土や盛土の法面全体と基礎下の土が滑ることです。この滑り台は、最初に説明したスウェーデン人の名前にちなんで、路床破壊またはスウェーデン破壊とも呼ばれます。
摺動面の形状については、固結土における摺動面は直線ではなく、曲面であるとしか主張できません。一部の著者は、滑り面の形状として円弧 (Fellenius)、対数螺旋 (Rendulić)、またはこれらの曲線の組み合わせ (Brinch Hansen) を採用しています。
水ろ過が斜面安定性に及ぼす影響
斜面の前方にレベル_N1_（図8）の外部水がある場合、斜面後方の土壌に水流が発生し、細孔内の水の内圧が生じ、その結果、固体粒子間の摩擦が減少し、土壌のせん断応力が増加します。
斜面前面の水位_N1_が一定の場合、水柱_H*γW_により土壌細孔内に水圧が生じ、固体粒子間の摩擦が減少し、その結果斜面滑りの危険性が高まります。しかし、水位 N1 が一定の場合、水柱 H*γW の圧力によって固体粒子が土の内部に向かって押しやられるため、斜面滑りの危険性はある程度軽減されます。この場合、斜面前面の水位が一定である N1 と、土壌中の水ろ過の作用により固体粒子が下流斜面の外側に押し出されるために、下流斜面が滑る危険があります。
図8。 土壌斜面の安定性に対するろ過の効果
外部の水位が_N1_のレベルから_N2_まで急激に低下すると、上流斜面の安定性が脅かされます。この場合、内部の水は細孔内を上流斜面の外側に向かって流れ、固体粒子をその側に押し出します。
そのため、土壌の斜面が水に浸かっている場合は、斜面の安定性をテストするときに水のろ過の効果も考慮する必要があります。
土壌中の水ろ過の効果はいくつかの要因によって決まりますが、その中で最も重要なものは_土壌の透水性_、外部水の静水圧、外部水位の低下速度、および_土壌の均一性_です。
図の堤防を仮定すると、均一等方性質量の8、レベル_N1_の外部水の静水圧の影響下で、水は堤防の孔の中を下流の斜面の方向に流れ、それによって堤防内の地下水のレベルは走行する道路の長さに応じて減少します。ピエゾメーターパイプ AA’、 BB’、および CC’ を堤防に導入すると (図 9)、静水圧の影響下で間隙水がこれらのパイプに入り、水位が高くなるように点 A、B、および C が選択されている場合、すべてのパイプで同じレベル N1 まで上昇します。パイプ内の列は、h1、h2、および h3.
図9。 等電位線と電流線
任意に選択した平面 O-O に対する水位 N1 の高さを h で表すと、すべての 3 点、A、B、C の潜在的な h は同じになります。これら 3 つの点を結ぶ線が「等電位線」です。土壌中の地下水はその線に沿って流れることはできず、より低いポテンシャルを持つ点の方向にのみ流れる。
同様の方法で、同じ質量で、より低いポテンシャル h ― Δh を持つ点 D、E、および F を選択できます。これら 3 つの点を結ぶ線は、電位 h ― _Δh の等電位線です。等電位線 ABC の点 A から等電位線 DEF の無限に近い点 D までの水流は、最大水力降下 imax の方向、つまり最小距離 Δlmin = AD の方向に存在します。これは、
imax = Δh / Δlmin
ここで、Δlmin は両方の等電位線に対して垂直です。等電位線に対する法線は、浸透性物質内の水の流れの方向であり、_電流線_と呼ばれます。互いに直交する等電位線と電流線のコミュニティが流れネットワークを形成します。
流路網は質量透過率に応じて形状が異なります。最も一般的なケースは、不浸透性の土壌、つまり不浸透性にできる土壌上に浸透性の塊で作られた堤防です (図 10)。この場合、外部の水位が一定であれば、流線は放物線の中央部分に位置します。
図10。 不透水性土壌上の透水性堤防における流路ネットワーク
上流の斜面では、放物線は等電位線を表す斜面に垂直な線とつながります。これは、一定のレベルでは N1 水が斜面を流れ落ちないためです。下流側の斜面では、放物線は斜面の接線方向で終わりますが、これは等電位線でも電流線でもありません。堤防の下にある遮水土の表面は、堤防の底の水がこの表面と平行に流れるため、流線形になります。上部では、流路ネットワークは「浸透線」と呼ばれる基本的な放物線で終わります。これは、ろ過作用下の土壌の境界を表します。この制限を下回ると、土壌は外部水 H*γW の静水圧によるろ過の影響下にありますが、この制限を超えると土壌にはろ過がありません。浸透線は、その下の土壌は水で完全に飽和しているが、その上の土壌は部分的に飽和していると想定されるため、飽和線とも呼ばれます。
実際の斜面評価には、調査、層別、強度パラメータ、地下水と地表水、レベル変化、排水、地震、掘削または盛土の段階、隣接する構造物および一時的な状態が含まれなければなりません。適切な保護を行わずに掘削をしたり、地滑りの可能性がある区域に進入したりすることは、一般的な文書や斜面自体の形状に基づいて安全ではありません。