濃尾平野に見られる広域地盤沈下の地盤力学的諸特徴の把握とその数値シミュレーション

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750413
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 金田 一広 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (30314040)
• Keywords: 地盤沈下 / 自然堆積粘土 / 骨格構造 / 過圧密 / 異方性 / 地下水位 / 有限要素法 / 軟化

Research Abstract

昨年度は初期に構造、若干な過圧密、異方性を有した1層系1次元粘土地盤を想定し、粘土層下部の地下水位を低下させる水〜土連成有限変形計算を行なった。地盤深部から構造の喪失に起因する塑性圧縮軟化が見られ、通常の圧密とは異なる「遅れ圧密沈下」が起こることを示した。また、地下水位を回復させても、いったん塑性圧縮軟化が発生した土要素はしばらく続きその間沈下が進むため、地盤が元に戻ることがないことも示した。これは濃尾平野に見られる地盤沈下の傾向に類似しており、濃尾平野の地盤沈下が構造の喪失による塑性圧縮軟化を受けている可能性があることを指摘した。
前年度の研究に引き続き、名古屋西郊に見られる広域地盤沈下について水〜土連成有限変形計算を行なって沈下挙動を調べた。構成式は前年度と同様、構造・過圧密・異方性の力学挙動を表現できる回転硬化上・下負荷面修正カムクレイモデルを用いている。本年度に得られた主要な結論を以下に述べる。
1)「地盤沈下は圧密で、さらに水位を元に戻すと地盤を過圧密な状態にするためプレロードをかけたことになり、結果として地盤改良を施したことになる」と考える人もいる。そこで、1次元1層系粘土地盤を仮定して、地下水位を低下し、その後完全に回復した後の地盤に、地表面から1次元載荷を施し沈下挙動を調べた。地下水位の履歴を受けた地盤は地盤が乱され、いわゆる「先行圧密応力」が低下し、わずかな載荷でも構造の喪失を伴う塑性圧縮軟化を引き起こすことが分かった。同じ荷重を履歴を受けていない地盤に載荷すると、構造喪失は見られなかった。これは地下水位低下の履歴を受けた地盤は地盤改良になっておらず、逆に脆弱な地盤になっている可能性があることを示している。
2)1層系粘土地盤、平面ひずみ条件で、地下水位低下に起因する広域地盤沈下の数値シミュレーションを行なった。ある地下水位低下量を超えると構造の喪失が見られ、1次元の場合と同じように塑性圧縮軟化が見られる。構造の劣化は地盤深部から斜め方向に発達し、時間とともに構造喪失領域が増える進行性破壊の様子が得られた。1次元のときと同じように、地下水位の履歴を受けて地下水位を完全に回復した地盤に盛土載荷を行なうと、履歴を受けていない地盤より沈下が多くなり、地下水位低下によって地盤が脆弱になっていることも示した。

Research Products

• [Publications] 金田一広, 山田正太郎, 浅岡顕: "地下水位低下に起因する地盤の遅れ圧密沈下のメカニズム"土木学会論文集. 743/III-64. 89-103 (2003)
• [Publications] Kaneda K, Noda T., Nakano M., Asaoka A., Yamada S.: "Delayed compression associated with low land subsidence due to dewatering"Proc.of the SINO-JAPANESE Sym.on Geotechnical Engineering, Beijing, China. 25-32 (2003)
• [Publications] 金田一広, 浅岡顕, 中野正樹, 野田利弘: "地下水位低下に起因する広域地盤沈下の数値シミュレーション"第15回地盤工学会中部支部シンポジウム論文集(地盤環境の工学的問題). 61-64 (2003)
• [Publications] 金田一広, 浅岡顕, 中野正樹, 野田利弘, 中西健太: "地下水位低下に起因する長期広域地盤沈下の水〜土連成計算"土木学会第58回年次学術講演会講演集. (2003)