安定した高盛土や急勾配盛土を築造したり、重要盛土構造物の安定性の向上を図る場合には、ジオテキスタイルの引張り補強効果を期待した補強土工法が大きな偉力を発揮する。その補強メカニズムを大型補強盛土の人工降雨実験や実物大補強盛土の崩壊実験により明らかにするとともに、これらの実験結果の解析をふまえ、極限つり合いモデルによる実用的設計法を提案した。すなわち、ジオテキスタイルの引張り力による抵抗モーメントの増分を考慮した円弧すべり計算において、ジオテキスタイルの設計引張り強さとしてクリープに対する安全率を見込んだクリープ限度強さを用いる場合には、設計安全率として1.2〜1.3程度を確保しておれば、ジオテキスタイルのひずみを十分に小さく抑えることができることを実験によって明らかにし、これを骨格とする設計法を確立した。

　さらに、のり面工に土のうを用い、それをジオテキスタイルで密に挟み込んだ実物大補強盛土において、盛土内部に敷設したジオテキスタイルを順次切断していく実験を行った結果、最後まで残った長さ70cm程度の短いジオテキスタイルを密に配置して土のうを挟み込んだのり面工の部分がもたれ擁壁的な押えの効果を発揮することを明らかにし、もたれ擁壁的な効果を考慮した実用的な安定検討の方法について一つの提案を行った。

　またのり面工が部分的に擬似的な剛体として機能するためには、ジオテキスタイルが十分密に配置されており、補強領域が一体化されてあたかも安定処理土のように見かけの粘着力が発現することが必要でないかと考えた。この点を明らかにするため、補強材の敷設密度を変えた補強土の大型三軸圧縮試験を行い、敷設材の引張り強さや敷設間隔に応じて見かけの異方的粘着力が発現することを明らかにするとともに、その予測式の妥当性を検証した。

　さらに、のり面工に土のうを用い、それをジオテキスタイルで密に挟み込んだ実物大補強盛土のジオテキスタイル切断実験における破壊直前の状態を対象とした円弧すべり計算において、土のう袋を積み上げた奥行方向の長さ45cmの仮想擁壁のゾーンにおける見かけの粘着力を土のうを用いた補強土の大型三軸試験結果をもとに考慮すると、土のう袋の効果による見かけの粘着力を考慮しない場合の安全率が0.62であるのに対し、見かけの粘着力を考慮した場合は安全率が1.0近くになり、実際の現象と比較的よく一致することがわかった。従って、今後、土のう袋やジオテキスタイルを密に配置した仮想擁壁のゾーンにおける見かけの粘着力が適切な方法で評価できるようになれば、円弧すべり計算によってものり面工の効果を簡便に設計に取り込むことができる可能性があるといえる。

　ジオテキスタイルを水平排水材として用い、高含水比粘性土による盛土の施工中の過剰間隙水圧の消散を図り、圧密による土の強度増加を促進しながら盛立てを行う工法の有効性を現場試験施工ならびに各種室内試験により明らかにするとともに、設計法の提案を行った。

　すなわち、このような目的で用いるジオテキスタイルに要求される面内方向通水性の基準として提案されているGiroudの式の妥当性を三ツ谷バイパスと刈和野バイパスおよび八木バイパスにおける現場試験施工により検証するとともに、この式を基本とする実用的設計法の提案を行った。

　また、近年増大の一途にある建設発生土のうち含水比の高い低品質な土の再利用に本工法を適用する際には、載荷による土の強度増加率の値が設計上重要である。そこで、全国各地から各種の建設発生土を収集し、載荷による土の強度増加率の実態を調べた。その結果、締め固めたときのコーン指数がおおむね2kgf/cm2以下の泥土やコーン指数が2〜4kgf/cm²の第4種建設発生土においては、土の種類によらず、0.2〜0.3程度の強度増加率が期待できることがわかり、ジオテキスタイルを用いた排水補強工法が低品質な建設発生土全般にわたって十分に適用可能であることが明らかになった。

　軟弱地盤上の盛土の補強にジオテキスタイルを適用する方法のうち、基礎地盤の表面あるいは盛土下層部にジオテキスタイルを敷設して基礎地盤を通るすべり破壊に対する盛土の安定を確保する工法を対象に、実用的設計法の提案とそれを適用した現場試験施工例の検討を行い、次のような知見を得た。

　ジオテキスタイルによる引張り補強効果を考慮した極限つり合いモデルによる実用的設計法においては、ジオテキスタイルの伸びひずみが10%以内に抑えられるようなジオテキスタイルの引張強さを設計引張強さとすることにより、実際にジオテキスタイルに発生するひずみを十分に小さく抑えられることを行橋バイパスや新潟西バイパスにおける現場試験施工により検証し、提案した実用的設計法が十分に安全側の設計法になっていることを明らかにした。

　また、軟弱地盤上の盛土の補強にジオテキスタイルを適用してその効果が期待できるのは、行橋バイパスや新潟西バイパスのように地盤のせん断変形が卓越するケースであり、その場合はジオテキスタイルに大きな張力が発生し、引張り補強効果が発揮される。一方、柳井バイパスのように、地盤の圧密変形が卓越するケースではジオテキスタイルによる補強効果はあまり期待できない。

　次に、ジョイント要素を用いたFEM弾塑性-圧密連成解析の適用性に関しては、まず土中引抜き試験によるジョイント要素のパラメータの求め方を整理した。また、今回用いたFEM弾塑性-圧密連成解析の概要を示し、その具体的な入力パラメータの設定法や解析精度の検討を柳井バイパスにおける現場試験施工を対象に行った。その結果、今回使用したFEM弾塑性-圧密連成解析による地盤の変形挙動のシミュレーションの精度は十分に高いことが明らかになった。またこのことは、行橋バイパスと新潟西バイパスにおける現場試験施工のシミュレーション結果からも同様に確かめられた。

　さらに、行橋バイパスにおける現場試験施工のシミュレーションにおいて、ジョイント要素の有無による比較を行った結果、ジョイント要素を用いないとジオテキスタイルの張力を過大に評価しすぎるのに対し、ジョイント要素を用い、そのパラメータを土中引抜き試験により適切に求めた場合は、十分な精度でジオテキスタイルの張力が予測できることがわかった。この点は、バーチカルドレーンとジオテキスタイルを併用した新潟西バイパスにおける現場試験施工のシミュレーションにおいても同様であった。

　以上のように、軟弱地盤上の盛土の補強にジオテキスタイルを用いる場合の設計法ならびに数値シミュレーションについては、本論文で提案した方法を用いることにより実用的に十分な適用性が確保できることが明らかになった。