太陽光発電施設を対象としたスパイラル杭の凍上対策とその設計方法の提案

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近年，北海道の山間部や遊休農地などにおいて，太陽光発電施設が積極的に建設されている。しかしながら，凍上現象による被害が散見されるようになってきた。そこで本研究では，寒冷地での普及が期待されるスパイラル杭に着目し，これを用いた凍上対策を提案することを最終目標としている。研究初年度は，スパイラル杭の凍上・融解沈下挙動を解明するための各種の室内実験の準備を当初の計画通りに完了し，当初の計画を前倒して屋外実験を実施することができた。まず，スパイラル杭の凍上・融解沈下挙動を解明するため，屋外実験フィールドにおいて複数種類のスパイラル杭の実物大模型を施工し，屋外実験を実施した。凍結期における杭の鉛直変位量の計測結果から，スパイラル杭の埋設深さを大きくすることで，凍上量を小さく抑えることができることが確認できた。この傾向は，羽根の幅が大きいものほど顕著であった。また，融解期における鉛直変位量の計測結果から，スパイラル杭は概ね凍結前の元の位置に戻ることが確認できた。これに対し，羽根の無いストレート杭では沈下が発生せず，凍上による変位がそのまま残留することが確認された。このことから，スパイラル杭の羽根は，土圧が作用することで融解期の沈下を助ける役割を果たしているものと推測される。次に，屋外実験フィールドにおいて施工したスパイラル杭の実物大模型を用いて，施工直後と春期に引抜試験を実施し，凍結融解履歴が杭の引抜抵抗に与える影響を明らかにすることも試みた。引抜試験の結果から，全ての種類の杭において凍結融解後に引抜抵抗が低下していることが確認できた。ただし，羽根の幅が大きく，凍結深さ以深の羽根の数が多いスパイラル杭では引抜抵抗の低下は小さかった。このことから，羽根の幅や数を設計に盛り込むことで，スパイラル杭の引抜抵抗に与える凍結融解履歴の影響を小さく抑えることができるものと考えられる。