砂質地盤改良のメカニズム解明と改良効果算定に関する水〜土連成解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750412
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 山田 英司 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (00293647)
• Keywords: 土の骨格構造 / 弾塑性 / 水〜十蓮成 / パイルド・ラフト基礎 / 2次圧密 / 有限要素法

Research Abstract

本研究では、a)パイルド・ラフト基礎による構造物の支持、b)砂杭拡径による砂質地盤の締固め改良、を対象に、基礎地盤系一体設計のための資料となる、一連の水〜土連成解析を行うことを目的とし、本年度は以下の点について明らかにした。
(1)土の挙動を記述する弾塑性構成式の検討
土の骨格構造(構造・過圧密・異方性)の働きを記述する土の弾塑性構成式を構築し、(1)微小な繰返しせん断によるゆるい砂の締固め、(2)非排水試験、(3)排水試験、(4)中密な砂と過圧密な自然堆積粘土の比較、について、構成式の応答と3軸試験装置による実験結果との比較から、構築した構成式は妥当な挙動を示すことを明らかにした。
(2)パイルド・ラフト基礎による構造物の支持に関する水〜土連成解析
砂層、粘土層からなる自然堆積地盤上に構造物を建設する場合を想定し、地盤の変形挙動に対するパイルド・ラフト基礎の敷設効果と3次元効果について上記の弾塑性構成式と水〜土連成計算を用いて調べた。
はじめに2次元平面ひずみ条件で、パイルド・ラフト敷設による地盤の変形抑制・荷重伝達機構を調べた。ここでは、土骨格の変位速度場に制約を与えることで基礎の役割を表した。パイルド・ラフトでは摩擦杭を通して荷重を地盤深部に伝達することで沈下量の低減に大きな効果があり、さらに比較的大きな荷重を載荷した場合に危倶される、長期継続沈下(2次圧密沈下)防止にも有効であることが明らかとなった。
次にパイルド・ラフト基礎(杭長16m)を(1)土骨格の速度場に課した制約条件、(2)弾性体の2方法で表現して、沈下量、杭の軸力および曲げモーメント、荷重分担率から、パイルドララフトの表現法、および3次元効果について、比較検討した。荷重分担率は、今回の計算例では、95%以上が杭であったが、各項目の比較では概して、2次元計算>3次元計算((1))>3次元計算((2))となった。

Research Products

• [Publications] 三村 衛: "浅い基礎の設計理論と実際〜パイルド・ラフト基礎を中心にして〜"土と基礎. Vol.50 No.8. 15-17 (2002)
• [Publications] 三村 衛: "浅い基礎の設計理論と実際"施工過程を考慮した地盤の変形・破壊予測に関するシンポジウム発表論文集. 33-44 (2002)
• [Publications] 中原 由美子: "自然堆積地盤の二次圧密沈下も含む変形挙動に対するパイルド・ラフト敷設効果"第38回地盤工学研究発表会. (発表予定). (2003)
• [Publications] 高稲 敏浩: "パイルドラフト基礎を設置した自然堆積地盤の変形挙動における3次元効果"第38回地盤工学研究発表会. (発表予定). (2003)