アーマーストーン
アーマーストーンとは、水利工学に適した、質量100～10,000キログラム（220～22,050ポンド）の砕石（非常に粗い骨材）の総称です。アーマーストーンの寸法と特性は、欧州規格EN13383に規定されています。[ 1 ]アメリカ合衆国では、重量に基づく分類から粒度曲線、サイズに基づく分類まで、アーマーストーンの分類方法を定めた様々な規格や出版物が存在します。[ 2 ]
石の種類
EN13383の欧州慣行
アーマーストーンは標準化された石材等級で提供されており、各等級は石材質量の下限値と上限値によって定義されます。例えば、等級60-300は、石材の最大10%が60 kg（130ポンド）未満、最大30%が300 kg（660ポンド）を超えることを意味します。この規格では、5%または3%を超えてはならない値も規定されています。
防波堤や護岸の最上層など、特定の用途では、 M 50と呼ばれる平均石材質量がしばしば要求されます。これはカテゴリーAの石材に該当し、カテゴリーBの石材とは関係ありません。石材には主に2つのグループがあり、HM（Heavy）とLM（Light）はそれぞれHeavy（重質）とLight（軽質）を表します。石材のクラスは、EN 13383に従って、例えばHM A 300-1000のように定義される場合があります。
添付のグラフは、すべての石のクラスの概要を示しています。グラフの2つの曲線の間に分布している場合は、カテゴリーBの基準を満たしています。さらに、カテゴリーAに適合するには、M EM が短い水平線と交差する必要があります。M EMは平均石質量を表し、サンプルの総質量をそのサンプル内の石の数で割った値です。特に15～300と40～400の広い範囲では、かなりの差があることに留意してください。15～300クラスでは、M 50はM EMの1.57倍です。[ 3 ] [ 4 ]
さらに、CP（粗粒）と呼ばれる石材クラスが定義されています。その名前とは裏腹に、CPクラスはLMよりも粒度が小さいです。この命名規則は、このクラスが、補助材（骨材）として使用される小粒石材の規格における粗粒カテゴリーに該当するためです。CP石材クラスでは、サイズはkgではなくmmで表されます。EN13383規格の一次データに基づいて、以下の表を示します。[ 3 ]
| クラス名 | M EMの範囲（kg） | d 50 (cm) の範囲 | 比率d 85 / d 16 | d n 50（cm） の計算値 | 層の厚さ（2 d n 50）（cm） | 層厚2 * d n 50における最小排土量（kg/m 2） |
|---|---|---|---|---|---|---|
| CP45/125 | 0.4～1.2 | 6.3 - 9.0 | 2.8 | 6.4 | 20 | 300 |
| CP63/180 | 1.2～3.8 | 9.0～12.5 | 2.8 | 9.0 | 20 | 300 |
| CP90/250 | 3.1 - 9.3 | 12.5～18 | 2.8 | 12.8 | 20 | 300 |
| CP45/180 | 0.4～1.2 | 6.3 - 9.0 | 4.0 | 6.4 | 20 | 300 |
| CP90/180 | 2.1～2.8 | 11～12 | 2.0 | 9.7 | 20 | 300 |
| LM A 5-40 | 10～20 | 15～20歳 | 1.7 | 17 | 35 | 525 |
| LM A 10-60 | 20～35歳 | 20～24歳 | 1.5 | 21 | 42 | 630 |
| LM A 40-200 | 80～120 | 31～36 | 1.5 | 34 | 68 | 1020 |
| LM A 60-300 | 120～190 | 36～41 | 1.5 | 38 | 76 | 1140 |
| LM A 15-300 | 45～135 | 26～37 | 2.7 | 31 | 62 | 930 |
| HM A 300-1000 | 540 - 690 | 55～64歳 | 1.4 | 59 | 118 | 1770 |
| HM A 1000-3000 | 1700年～2100年 | 86 - 92 | 1.4 | 90 | 180 | 2700 |
| HM A 3000-6000 | 4200～4800 | 117 - 122 | 1.2 | 118 | 236 | 3540 |
| HM A 6000-10000 | 7500～8500 | 141 - 147 | 1.2 | 144 | 288 | 4320 |
| HM A 10000-15000 | 12000～13000 | 165～170 | 1.2 | 168 | 336 | 5040 |
米国での実践
米国の 沿岸および河川工学で使用される装甲石を分類するための規格とガイドラインがいくつか定められており、その一部は次の表にまとめられています。
| 標準/出版物 | 注記 |
|---|---|
| 水理工学回覧11（HEC-11）（ブラウンとクライド、1989年）[ 5 ] | 最小許容d 50に基づいて6つの重量クラスを識別します。クラスは「対面」（75ポンド）から2トンまでの範囲です。 |
| カリフォルニアバンクおよび海岸岩盤斜面保護設計、CABS（Racin et al., 2000）[ 6 ] | 最小許容W 50に基づいて9つの重量クラスが提供されています。クラスは「軽量」（200ポンド）から8トンまであります。また、「裏打ち」石についても3つのクラスが提供されています。いずれも最小許容W 50は75ポンド未満です。 |
| エンジニアマニュアル1601（アメリカ陸軍工兵隊、1994年）[ 7 ] | d 100粒子径を用いて12クラスを定義します。クラスは12インチから54インチまで、3インチ刻みで識別されます。各クラスについて、 W 100、W 50、W 15の最小値と最大値を指定します。 |
| 油圧設計シリーズ第6号（HDS 6）（リチャードソン他、2001）[ 8 ] | 設計者のd 50サイズを用いて「理想的な」グラデーション曲線を確立します。上限曲線と下限曲線の確立については、USACEの手順を参照します。 |
| アメリカ材料試験協会標準規格D 6092（ASTM、2021）[ 9 ] | 最小許容重量W 50に基づいて6つの重量等級が定められています。等級は「R-20」（20ポンド）から「R-1500」（1,500ポンド）まであります（下表参照）。この規格では、異なる形状を用いた同等のサイズへの換算も規定されており、比重は2.60から2.75の範囲とされています。この規格は、防波堤や護岸などの外港構造物に使用される大型の被覆石には適用されません。 |
これらの規格は、重量に基づく分類から粒度曲線、サイズに基づく分類まで、様々な被覆石の分類方法を示しています。大型被覆石の使用に関するガイダンスは、沿岸工学マニュアルを含む様々なUSACE出版物に記載されています。[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]
| 粒子質量 | サイズ指定（クラス） | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ポンド | キログラム | R-1500 | R-700 | R-300 | R-150 | R-60 | R-20 |
| 3000 | 1400 | 100 | — | — | — | — | |
| 1500 | 680 | 50～100 | 100 | — | — | — | |
| 1000 | 450 | — | — | — | — | — | |
| 700 | 320 | 15～50歳 | 50～100 | 100 | — | — | |
| 500 | 230 | — | — | — | — | — | |
| 300 | 140 | — | 15～50歳 | 50～100 | 100 | — | |
| 250 | 110 | 0-15 | — | — | — | — | |
| 150 | 68 | — | — | 15～50歳 | 50～100 | 100 | |
| 60 | 27 | — | 0-15 | — | 15～50歳 | 50～100 | |
| 45 | 20 | — | — | 0-15 | — | — | 100 |
| 30 | 14 | — | — | — | — | 15～50歳 | |
| 20 | 9.1 | — | — | — | 0-15 | — | 50～100 |
| 10 | 4.5 | — | — | — | — | 0-15 | 15～50歳 |
| 2 | 0.9 | — | — | — | — | — | 0-15 |
| 注: 各セルの値は、指定された質量よりも軽い石の重量の割合を表します。 | |||||||
平均石塊M 50
砂などの細粒物質の場合、サイズは通常、中央径で表されます。この測定値は砂をふるいにかけて確認されます。しかし、装甲石の場合は石が大きすぎてふるいにかけることができないため、ふるい曲線を作成することは現実的ではありません。そのため、 M 50測定が用いられます。これは、石のサンプルを採取し、各石の質量を測定し、これらの質量をサイズ順に並べ、累積質量曲線を作成することによって算出されます。この曲線内でM 50値を特定できます。ただし、「石の中央質量」という用語は技術的に不正確であることに注意することが重要です。質量M 50の石が必ずしもサンプル内の中央の石を表すとは限らないためです。
例として、ブルガリアの採石場から採取された50個の石のサンプルを考えてみましょう。青い四角形はA4サイズです。各石の重量は個別に記録され、その質量は添付のグラフに示されています。横軸は個々の石の質量、縦軸はサンプル全体の質量に対する累積質量の割合を示しています。50%の地点で、M 50値は24kgと判定されます。このサンプルの真の中央値は、25番目と26番目の石の平均質量です。この特定の例では、M 50 は中央値である26kgとほぼ一致しています。このサンプルはLM A 5-40の基準を満たしています。ただし、サンプルサイズが不十分であることに注意することが重要です。EN13383によれば、このようなサンプルは少なくとも200個の石で構成されている必要があります。[ 1 ]
公称直径
多くの設計式では、石の質量ではなく直径が考慮されています。そのため、換算方法が必要になります。この方法は公称直径と呼ばれます。[ 13 ]基本的に、これは石と同じ重さの立方体の辺のサイズを表します。その計算式は次のとおりです。
![{\displaystyle d_{n}={\sqrt[{3}]{M/\rho }}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/09b14a4f6a82f427d7b7dfab07cb7f82e5845394)
この目的には、多くの場合、 d n 50と表される中央値が用いられます。通常、変換には以下の関係式が用いられます。
ここで、F s は形状係数を表します。形状係数は大きく変化する可能性があり、通常は0.7から0.9の範囲です。
前述のブルガリアの例を参考に、d n 50も測定しました。地元の石材（石灰岩）の密度は2284 kg/m 3であるため、d n 50は22cmと計算されます。サンプル内の石材は、肉眼でははるかに大きく見えることが分かります。この視覚的な誤認は、サンプル内に特に大きな石材がいくつか含まれており、全体的な印象を歪めていることに起因しています。
追加パラメータ
EN13383規格は、装甲石の品質を定義する数多くのパラメータについて詳細に規定しています。これには、形状パラメータ（長さ/厚さで測定）、耐破壊性、吸水性といった特性が含まれます。[ 16 ]この規格は装甲石の品質をどのように特徴付けるかを規定しているものの、特定の用途に必要な品質を規定しているわけではないことを理解することが重要です。このような詳細は、通常、Rock Manual（岩石マニュアル）などの設計マニュアルやガイドラインに記載されています。[ 14 ]
必要な石の重量の決定
波浪の影響下における必要な石の重量を決定する際には、（現在では時代遅れとなっている）ハドソンの式またはファン・デル・メールの式が用いられる。流れの中での石の重量に関する計算には、イズバッシュの式が推奨される。[ 14 ]
参考文献
- ^ a b EN 13383 Armourstone . 各国の標準化機関（BSI、NNI、DINなど）。2002年。p. 73。
- ^ Lagasse, PF; Clopper, PE; Zevenbergen, LW; Ruff, JF (2006).リップラップの設計基準、推奨仕様、および品質管理. NCHRPレポート. ワシントン(D.C.): National Academy Press. ISBN 978-0-309-09866-3。
- ^ a b Schiereck, GJ; Verhagen, HJ (2016).河床・岸・海岸線保護入門. デルフト（オランダ）: VSSD. ISBN 978-90-6562-306-5. 2023年10月3日閲覧。
- ^ d'Angremond, K.; van Roode, FC (2004).防波堤と閉鎖ダム. デルフト: VSSD/Spon. ISBN 0-415-33256-7。
- ^ SA 州ブラウン;クライド、ES (1989)。リップラップ護岸の設計（報告書）。2023 年10 月 23 日に取得。
- ^ Racin, JA; Hoover, TP; Crossett Avila, CM (2000). 「カリフォルニア州の岸壁および海岸岩盤斜面保護設計：敷石工法の実務者向けガイドと現場評価（報告書）」 . 2023年10月23日閲覧。
- ^エンジニアマニュアル1110-2-1601：洪水制御水路の水理設計（PDF） . 米国陸軍工兵隊. ワシントン：USACE . 1994. 2023年10月23日閲覧。
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: その他 (リンク) - ^ Richardson, EV; Simons, DB; Lagasse, PF (2001). 「高速道路の侵食に対する河川工学：河川環境における高速道路（報告書）」 . 2023年10月23日閲覧。
- ^ a b「ASTM D6092-21: 侵食防止用石材の標準サイズの規定に関する標準実施方法」アメリカ材料試験協会2021年2023年10月23日閲覧。
- ^ Zakikhani, M.; Harrelson, DW; Tillotson, AL; Ables, JD (2015).装甲石評価モデル（ARMOR）ユーザーマニュアル：五大湖装甲石調査（報告書）. Geotechnical and Structures Laboratory (米国) . 2023年10月23日閲覧。
- ^エンジニアマニュアル EM 1110-2-2302: 大型石材を用いた建設(PDF) . ワシントン:米国陸軍工兵隊. 1990 . 2023年10月23日閲覧。
- ^ 「USACE Coastal Engineering Manual」 . www.publications.usace.army.mil . 2002年. 2025年4月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2023年10月23日閲覧。
- ^ van Rijn, LC (2019). 「海流と波浪における大型岩石の臨界移動」(PDF) . International Journal of Sediment Research . 2023年10月3日閲覧。
- ^ a b c CIRIA; CUR; CETMEF (2007). 『岩石マニュアル：水理工学における岩石の利用』ロンドン: CIRIA C683. p. 1268. ISBN 9780860176831。
- ^ Jansen, Laura (2014).石の直径と公称直径の比. デルフト工科大学、水理学に関する通信.
- ^ Hudec, Peter P. (1989). 「粒度、細孔径、および毛細管吸収速度の関数としての岩石の耐久性」土木工学材料ジャーナル. 1 (1): 3– 9. doi : 10.1061/(ASCE)0899-1561(1989)1:1(3) .
