2017 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 京都大学, 防災研究所, 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 / 流動性 / 液状化判定 / 噴砂 / 繰返しせん断 / 沈下 / 残留変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず、性能設計に関する国際会議に4編の研究論文を発表した。
液状化検討対象外の土質・地盤条件の明確化については、不飽和土の飽和度を変化させた試料，細粒分の質や量の違う試料，密な砂試料を用いて、主に靭性の観点から整理をすすめた。また、火山灰質砂のしらすを用いた飽和液状化強度試験，入念に突き固めたDr:90-95%の試料土やセメント固化土も対象に検討した。
液状化後の地盤要素の終局的な残留変形量と靭性能評価については、従来法である非排水繰返しせん断強度と累積損失エネルギー量の関係を吟味し、後者の方が前者よりも4倍ほど感度のよい靭性指標であることを示した。
流動性の評価として、粒径の異なるガラスビーズとケイ砂を用いて，乾燥と飽和，試料の凹凸，粒径の大小をパラメータにして流動性を評価する実験を行った。試料の凹凸があるほど，流動量は減少すること、水の有無，粒子形状(凹凸），粒径が流動量に影響を与えていることを示した。また、不飽和シルト質砂及び単粒形の中砂に対して界面活性剤を添加し，土中の水分状態を変化させ単調載荷および繰返し載荷を与えその際のせん断変形挙動を把握した．同一飽和度であってもAE剤を用いて間隙中の水と空気を状態変化させ，間隙水を自由水化させた場合，せん断抵抗，液状化抵抗ともに低下する結果が得られた．
SWS試験結果を液状化判定に利活用するため，SWS試験から得られる計測値と地盤の物理特性との関係を調べた。その結果，自沈層とは200kPaの応力で押しのけられる地盤であること，Nsw値とは先端スクリューポイントのエッジの地盤への貫入量に関連する値であり地盤の固さ（締固め度）を示す値であること，回転トルクは同じ地盤材料であれば締固め度に依存しない（地盤の固さは回し始めのトルクに影響するものの，回し始めてしまえば締固めの影響は無い）ことが明らかとなった。
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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28年度までに整備した研究の遂行に必要な大型試験装置は，順調に稼動し始めたが、その中でせん断土槽に非排水条件で拘束圧を与えることができておらず、この部分の研究遂行が遅れている。
液状化検討対象外の土質・地盤条件の明確化については、不飽和土の飽和度を変化させた試料，細粒分の質や量の違う試料，密な砂試料を用いて、主に靭性の観点から整理をすすめてきたが。密な砂でもせん断破壊は起こすため、液状化によるせん断破壊の定義をどのようにすべきかが課題となることが明らかとなった。一回の大地震で経験する累積損失エネルギー量を目安にして、その可能性を検討したいと考えている。
境界値問題における変形量予測は，2・3次元の数値解析による予測と密接に関係している。数値解析結果における典型的な盛土断面における地震中の応力変化のパターン，単純な応力条件下での過剰間隙水圧蓄積傾向の数値解析結果の妥当性検証の方法，密な砂質土の液状化後のねばりと多様な砂質土の統一的な評価に用いるための密度指標について検討したが、より普遍性のあるものにしたい。関連して、数値解析コードに用いる構成則のパラメータ設定のために使用可能な、データセットを用意することに動き出す。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は 耐液状化に関する性能設計のための大きな枠組みの妥当性を研究代表者の風間が検討する。妥当性については、実際の埋め立て地を対象として、原位置の土質調査、サンプリング、サウンディングなどを予定している。
研究年限が2年となったため、当初の計画を再確認し、目標までに漕ぎつけるよう努力する。また、研究成果は、2018年10月12月に開催される研究集会において順次発表予定である．
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