杭並びに矢板の地震時地盤水平反力に関する基礎的研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04402040
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 木村 孟 東京工業大学, 工学部, 教授 (40016506)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡村 未対 東京工業大学, 工学部, 助手 (50251624) ; 廣岡 明彦 東京工業大学, 工学部, 助手 (70238400) ; 竹村 次朗 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40179669)
• Keywords: 地震 / 杭基礎 / 矢板 / 塑性指数 / 遠心模型実験 / 中間土 / 加速度応答

Research Abstract

本研究で新たに得られた知見は以下に示す通りである。
1)実物との応力の相似則を満足し得る遠心模型実験装置を用いて、杭基礎模型を設置したせん断土槽中の塑性指数が約30の川崎粘土、塑性指数が約10,2の中間土並びに豊浦砂から構成される4種の正規圧密地盤及び中間土の過圧密地盤に対し、ELCENTRO(1940)のNS成分を摸した不規則加速度波を入力して50gの遠心加速度場で振動実験を実施した。これより以下の結論を得た。
(1)低塑性な地盤においてほど杭基礎構造物下端の地盤上部での応答加速度はより著しく減衰し、これは振動による過剰間隙水圧の発生に伴う有効応力の減少に起因する地盤の劣化により引き起こされるものである。
(2)杭基礎構造物の応答加速度は地盤を構成する試料が高いものほど増幅し、その周波数特性も入力加速度のものに近い。これに対し、振動中に地盤の劣化が顕著に進行する低塑性粘性土並びに飽和砂からなる地盤における杭基礎構造物の周波数応答特性は振動時間の経過とともに入力加速度の周波数特性とは異なったものとなり特に高周波数成分の減衰が著しい。
(3)地盤の塑性指数が極めて低く振動による地盤の劣化が杭下端にまで及ぶ場合には杭下端での曲げひずみは小さく構造物に大きな残留変位が生じる。
(4)地盤の塑性指数が低く杭下端までには及ばないものの地盤上部で地盤の劣化が生じる場合は、地盤の塑性指数が高く地盤の劣化があまり生じない場合と比べて、より大きな曲げひずみが杭上部に発生する。
(5)塑性指数の高い地盤ほど過圧密にすることにより、杭に発生する曲げひずみ並びに構造物の残留変位とも小さくなりプレローディングの効果が認められた。
2)実物との応力の相似則を満足し得る遠心模型実験装置を用いて、塑性指数が約10.2の中間土並びに豊浦砂から構成される飽和地盤とこれを支える自立矢板壁に対し、50gの遠心加速度場で周波数100Hz、最大加速度振幅10gの正弦波を20波入力して振動実験を実施した。また、豊浦砂については比較のために乾燥状態での実験も行った。これより以下の結論を得ている。
(1)液状化抵抗の比較的大きな地盤では矢板根入れ部での地盤剛性が大きく矢板の振動による倒れ込み量は小さいが、その分矢板が根入れ部で強い拘束を受けた状態で背面側の地盤変形を受けとめる形となり矢板に生じるひずみは大きくなる。
(2)これに対し、液状化抵抗の比較的小さな地盤では根入れ部での地盤剛性が振動中に非常に小さくなるため矢板の倒れ込み量は大きくなるが、振動中並びに振動前後に発生するひずみ量は小さくなる。

Research Products

• [Publications] 吉迫和生,廣岡明彦,竹村次朗,木村孟: "軟弱地盤中の杭基礎の地震時挙動に関する研究" 第29回土質工学研究発表会発表講演集. (1994)
• [Publications] 山内公介,吉迫和生,廣岡明彦,竹村次朗,木村孟: "軟弱地盤における自立矢板壁の地震時挙動" 第29回土質工学研究発表会発表講演集. (1994)