液状化地盤の永久変位発生機構に与える粒度の影響

• Project/Area Number: 06750523
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Geotechnical engineering
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 規矩 大義 横浜国立大学, 工学部, 助手 (70251759)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 液状化 / 永久変位 / 地盤災害 / 砂質土 / 細粒分 / 振動三軸 / 剛性低下 / 変形特性

Research Abstract

本研究では、液状化にともなう地盤の強度・変形特性の変化に、土の粒度が与える影響について実験的検討を行った。実験は、静的載荷装置の付随した振動三軸試験装置を用いて、均質な砂質土に加えて、細粒分を含んだ砂や粒形の粗い砂質土に対して、液状化試験および、それに連続した静的載荷試験を行い、その応力〜ひずみ関係を明らかにすることによって、液状化に伴う地盤の剛性低下率や液状化直後の微小抵抗領域の大きさについて検討を行った。また、完全液状化のみならず、初期液状化、中間液状化状態での試験結果とあわせて、地震時の液状化地盤の挙動に関して検討を行った。その結果、液状化に伴なう地盤の剛性低下率は、細粒分を含まないきれいな砂では、液状化前の約1/1000にも達し、液状化後に大きな地盤変状が生じる主要因となることが明らかにされた。また、液状化地盤で発生する永久変位のメカニズムを説明しうる、微小抵抗領域も液状化が激しく生じた地盤では、せん断ひずみで60%以上にもなることがわかった。一方、細粒分を含んだ砂においては、地盤の剛性低下率が約1/500と若干小さめではあるが、地盤の変形に伴う強度回復は逆に遅く、一旦変形が生じはじめると、非常に大きな被害をもたらす可能性があることが明らかとなった。さらに、粒子形状が異なる地盤では剛性低下率や微小抵抗領域の大きさが異なり、その値は被害が予想される地盤ごとに、固有の値を有することが明らかになった。これらの結果を、研究代表者が既に公表している液状化時の地盤の永久変位現象の予測手法に適用した結果、過去の既往地震で生じた地盤被害をシミュレーションすることが出来た。また、今年1月に発生した兵庫県南部地震における、港湾構造物の被害についても、現象をうまく再現することが出来た。
これらの結果の一部は、第5回日米ワークショップおよび第9回日本地震工学シンポジウムにおいて投稿受理され、口頭発表を行った。