砂地盤中の杭の水平抵抗に関する基礎的研究〜微小変位から大変位に至る杭のP〜y関数のモデル化〜

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09750570
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 神田 政幸 東京工業大学, 工学部, 助手 (10282823)
• Keywords: 杭 / 水平抵抗 / p-y関係 / 砂地盤 / 地震時

Research Abstract

本研究では水平荷重を受ける砂地盤中の杭の挙動を調べると共に、大変位時までの杭のp-y関係の提案を目的とし、遠心模型実験並びに非線形パネモデルによる杭の挙動解析を行う。
特に今年度は実物と同様の土の自重効果を再現できる遠心模型装置内で、直接杭のp-y関係(一方向載荷)を求め、これをモデル化、杭の水平載荷試験をシミュレートした。具体的には直径10mm、長さ20mmの円柱形分割杭に軸力測定用の歪みゲージを付けた載荷ロッドを水平に取り付け、これを地盤中に鉛直に12個重ねて配置し、相対密度Dr=85%の砂地盤において遠心加速度を1,10,25,50gと種々変え載荷ロッドに水平力を与えることにより、個々の分割杭に加わるp-y関係を正確に測定した。このような小さな変位から大変位まで整合性のとれた杭のp-y関係を測定した例は今まで皆無である。これから杭のp-y関係、特に初期地盤反力係数、極限地盤反力に及ぼす地盤の応力レベルや杭径の影響を調べた。以上から砂地盤中の杭のp-y関係は双曲線モデルで近似でき、これは2つのファクター、つまり初期地盤反力係数および極限地盤反力に依存すること、さらにこれらのファクターは応力レベルおよび杭径に依存することが分かった。初期地盤反力係数については深さの平方根に比例する形で、また極限地盤反力は深さの指数関数で表され、両者は杭径が大きくなるととともにその大きさは減少する,いわゆる寸法効果を有することが分かった。このモデルを用いて遠心場内で行った1,10,25,50gさらに杭の剛性を肉厚0.2,0.5,1.0mmの3種変えた実験をシミュレートした結果、十分現象を表すことが確かめらた。

Research Products

• [Publications] M.KOUDA, M.OKAMURA, J.TAKEMURA, O.KUSAKABE: "Design Standard of Pile Foundation in Japan-Current and Future-" Proc.of the Third Asian Young Geotechnical Engineer Conference. 373-382 (1997)
• [Publications] 岡本道孝, 神田政幸, 岡村未対, 竹村次朗: "斜面法肩に存在する単杭のp-y関係に関する実験的研究" 土木学会第52回年次学術講演会概要集. III・B. 50-51 (1997)
• [Publications] 岡本道孝, 神田政幸, 竹村次朗, 日下部治: "砂地盤の単杭のp-y関係に関する研究" 第33回地盤工学研究発表会講演集. (1998)
• [Publications] 神田政幸, 岡本道孝, 竹村次朗, 日下部治: "砂地盤中の単杭のp-y関係のモデル化" 第33回地盤工学研究発表会講演集. (1998)