2016 Fiscal Year Annual Research Report
地盤の耐液状化性能設計法の構築とその実用化-設計地震動を超える外力への対応-
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15H02263
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
風間 基樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (20261597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河井 正 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10371436)
清原 雄康 八戸工業高等専門学校, 産業システム工学科, 准教授 (20369911)
山口 晶 東北学院大学, 工学部, 教授 (30337191)
渦岡 良介 徳島大学, 大学院理工学研究部, 教授 (40333306)
仙頭 紀明 日本大学, 工学部, 准教授 (40333835)
森 友宏 前橋工科大学, 工学部, 准教授 (40552394)
海野 寿康 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (50570412)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 液状化 / 性能設計 / 流動 / 残留変形 / 耐震設計 / 沈下 / せん断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1．JGS規準を細粒分（FC）を多く含む土に拡大適用した相対密度（DR）の評価に課題があることを明らかにし，FCの多少に拘わらず非常に密な状態にすれば，液状化抵抗が確実に大きくなることを確認した．また，中空ねじり試験よりシルト粒径の石炭灰フライアッシュ（FA）と粗砂・礫粒径の石炭灰クリンカアッシュ（CA）の液状化後の体積収縮特性を把握した．その結果，FA，CAとも砂同様に繰返しせん断履歴によって液状化し，その後の排水による体積ひずみは，最大15%を越える供試体も存在した．
2．薬剤（AE剤）を用いて土中の水分状態を強制変化させた不飽和砂質土の繰返しせん断変形挙動を検討した．同一飽和度であっても，薬剤によって拘束水を自由水化させた場合，液状化抵抗が低下すること，より低い飽和度でも液状化することがわかった．また，火山灰質砂のしらすを用いた，飽和液状化強度試験も行った．
3．原位置サウンディング試験（コーン貫入，標準貫入，スウェーデン式サウンディング試験（SWS））を溶融石英と流動パラフィンを用いた透明地盤で検討した．その結果，コーン貫入と標準貫入試験は土のせん断強度に対応しているのに対し，SWS試験は先端ビットのエッジによる土の掻き取り抵抗を計測していることが示唆された．また，東北大が導入した貫入抵抗試験装置が稼動できるようになった．
4．細粒分を含む砂質土および細粒分を含まない礫質土を対象として，間隙水流入による体積膨張を伴う繰返しせん断試験を実施した．体積膨張に伴う液状化強度は非排水強度と比較して5~6割程度になることを確認した．また，この傾向は砂の違いによらないこともわかった．
5．宅地の液状化被害の簡易判定にはが用いられている．液状化地盤上の住宅に対して有効応力解析を行い，FL法と非液状化層厚による簡易判定結果と有効応力解析による住宅の変形量は必ずしも対応しないことがわかった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の予定のとおり，平成27－28年度には，研究の遂行に必要な大型試験装置の導入が終わり，順調に稼動し始めている．今後は，導入装置を用いた実験により精緻なデータを積み重ねる段階にある．
耐液状化に関する性能設計のための大きな枠組みは，研究代表者の風間が整理し，国内学会誌に掲載された．また，2017年7月に開催される地盤地震工学における性能設計に関する国際学会にて発表予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
①確実に密な試料の液状化抵抗は確実に大きくなるがそれにも大小がある．特に強い材料～相対的に弱い材料と土の一次的性質との関係を明らかにする．さらに，間隙比～液状化抵抗関係が砂質土のどのような性質に支配されているか，最小間隙比試験や（繰返し）圧密試験の圧縮過程など簡易に得られる特性との関係も整理する．最終的に一次的性質，簡易試験（物理試験や圧密試験程度）から原位置の液状化強度を推定する方法の提案を目標とする．
②不飽和土の液状化挙動における間隙水の水分状態の影響を検討するためにAE剤により強制的に間隙空気をバブル状にした実験から，間隙空気のベアリング効果を確認できた．さらに保水特性の異なる土で検討し，この効果の発現の違いを検討する．
③均質な拘束圧が分布する模型地盤の作製方法を確立し，コーン貫入抵抗（先端，周面）に影響を及ぼす，砂の性質（強度・剛性）と境界条件（排水，層構成）の寄与分担率の関係を実験的に整理するとともに，その数値シミュレーションを行う．また，(1)土の締固め度・乾燥密度・拘束圧に応じた先端ビットエッジの貫入量の計測，(2)一面せん断試験機を用いたSWS試験先端ビットエッジの土への貫入量・拘束圧とせん断強度・体積変化量を検討し，SWS試験におけるNsw値とトルク値を，貫入量とせん断強度という物理値に対応づける．
④細粒分を含む砂質土および細粒分を含まない礫質土を対象として，間隙水流出による体積収縮を伴う繰返しせん断試験を実施する．間隙水の移動を考慮すべき材料条件・境界条件の明確化のため，開発済の数値解析手法によって，地盤の排水条件・透水性の影響を評価するシミュレーションを実施し，透水係数や排水条件によって，間隙水の移動を考慮すべきか否かのチャートを作成する．
⑤中間年としてこれまでの成果に対し，集中的な研究打合せを行う予定である．
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[Presentation] The liquefaction strength of the sandy soils in extremely dense state2016
Author(s)
Adachi,N., Kazama,M. , Kawai,T. , Kim,J. &Tomita,M.
Organizer
7th Japan-Taiwan Workshop on Geotechnical Hazards from Large Earthquakes and Heavy Rainfall
Place of Presentation
National Pingtung University of Science and Technology, (Pintung, Taiwan)
Year and Date
2016-09-22 – 2016-09-23
Int'l Joint Research
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