2015 Fiscal Year Research-status Report
不飽和土の力学特性を考慮した盛土堤体液状化の現象解明
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15K18111
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松丸 貴樹 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00425927)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 不飽和土 / 盛土 / 堤体 / 液状化 / 構成式 / 水分特性曲線 / 浸透－変形連成解析 / 有限変形 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軟弱粘性土地盤上に構築された道路・鉄道盛土や河川堤防など盛土堤体自体に液状化が生じる場合の挙動については，水位以下の飽和層のみを液状化対象層とする現行の液状化判定法や有効応力解析手法では被害を説明できない。そこで，水位より上方の不飽和土の力学特性を考慮して挙動を明らかにすることを目的とした研究開発を行った。
まず，盛土堤体の含水状態を変えた複数の模型振動台実験を行った。その結果，盛土堤体の初期の含水状態が大きいほど盛土の耐力は低下し，堤体内での液状化が生じやすいことがわかった。また，入力波の条件を変えて加振を行ったところ，地震波の繰返し作用による有効応力の低下に加えて，飽和領域から不飽和領域への浸透も大きく影響していることがわかった。
数値解析的なアプローチでは，土－水－空気連成動的解析手法により，上記の実験で得られた挙動を定性的には再現できることを確認した。ただし，定量的な挙動予測までは至っておらず，今後改善の必要がある。有限変形理論に基づく解析手法の導入を試みているところである。
また，不飽和土は飽和土と比べると地震中に間隙空気が圧縮されるため体積変化が生じやすい。このことに着目して，既存の土骨格の構成式および不飽和土の水分特性曲線（サクションと飽和度の関係）に，体積変化の指標を表す間隙比依存性を導入した。既往の不飽和繰返し三軸試験を対象としたシミュレーションを行ったところ，モデルの改良によって実験結果の再現に対する解析精度が向上することを確認した。
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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
模型振動台実験は，当初の計画のケース数と比較して実施数量は少なかったが，１ケースで複数の加振を行ったことや，数値解析によって不足分を補えていると考えている。
本年度実施予定である解析手法への有限変形理論の導入は理論は構築したがプログラムへの実装はまだである。また，次年度実施予定である構成式の改良を先行的に行い，当初は考えていなかった水分特性曲線のモデル改良も行った。解析手法の改良はトータル量で見れば順調に実施できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値解析手法については，改良した構成式や水分特性曲線を取り入れるとともに，有限変形場への拡張をプログラム上で行う。その上で模型振動台実験を対象とした解析を行い，実験結果との比較から手法の妥当性の検証や，手法の改良の効果を確認する。
また，不飽和土の繰返し載荷試験を新たに行い，飽和度に応じた液状化抵抗を把握するとともに，飽和度の違いによる弾性波速度を把握する。実験結果は改良した構成式や水分特性曲線モデルの検証にも活用する。
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| Causes of Carryover |
当初予定より実験ケースが減り，それに伴う計測機器の購入がほとんどなかった。一方で，実際の被災事例の調査や研究打合せでの旅費が増加した。その差額により次年度使用が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究成果をシンポジウムにて発表予定であり，参加費として充当する。
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