2016 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 | Railway Technical Research Institute |
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Principal Investigator |
松丸 貴樹 公益財団法人鉄道総合技術研究所, 構造物技術研究部, 副主任研究員 (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 / せん断波速度 / 繰返し載荷 / 数値解析 / 積雪寒冷地 |
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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，不飽和土の初期剛性が飽和度の変化によってどのように変わるかを把握することを目的として，飽和度に応じた供試体のせん断波速度の測定を行った。飽和度が減少しサクションの大きさが増加すると，測定されるせん断波速度が大きくなることが確認されたが，その大きさは微小であり飽和度の変化による初期剛性の変化は小さいことが推察された。
また，これまで実施してきた非排気・非排水状態の繰返し三軸試験とは異なり，中空ねじり試験や，排気・排水条件での繰返し三軸試験を実施した。その結果，同じ飽和度であっても異なる応力経路・応力ひずみ関係が得られることを確認した。
これらの挙動を，不飽和土の繰返し載荷の数値解析によって再現を試みたところ，応力経路や供試体の体積変化を適切に表現できることを確認した。
さらに，豪雨後や融雪時における地震によって盛土堤体に生じる液状化を対象とした試計算を行った。常時と比べて豪雨後は盛土内の飽和度や地下水位の上昇に起因して、融雪時においても盛土内部への浸透水の増加や盛土表面での間隙空気・間隙水の流出入が遮断されることに起因して、液状化が生じやすくなり盛土の耐震性が低下することがわかった。
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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
本年度は要素試験により不飽和土のせん断波速度の把握や，これまでとは異なる境界条件での載荷試験を行うことができたこと，またこれらを数値解析によって再現することができている。
また，数値解析手法の適用事例の１つとして，寒冷地の盛土の地震時挙動の解明を試み，融雪期における盛土では，盛土の大きさが小さい場合に大きな被害が生じ得ることが示唆されている。
以上のように，実験および数値解析の両面からテーマ目標である盛土堤体液状化の現象解明に資する研究成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
室内土質試験については，今年度とは異なる条件での繰返し載荷試験やせん断波速度の測定を行って，不飽和土の繰返し載荷に対する挙動の知見を増やすとともに，数値解析による再現を試みる。
そして，数値解析手法を活用し，被災事例の解析や対策工の効果の検討を行っていく。
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