2017 Fiscal Year Annual Research Report
Is cohesive soil grounds stable even at the magnificent?
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16H02362
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
安原 一哉 茨城大学, 地球変動適応科学研究機関, 特命研究員 (20069826)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小高 猛司 名城大学, 理工学部, 教授 (00252271)
村上 哲 福岡大学, 工学部, 教授 (10261744)
風間 基樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (20261597)
兵動 正幸 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授(特命) (40130091)
大塚 悟 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40194203)
仙頭 紀明 日本大学, 工学部, 准教授 (40333835)
松田 博 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授(特命) (50136131)
磯部 公一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452084)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 大規模地震 / 粘性土 / 残留変形 / 地震時支持力 / 地震時土圧 / 地震後沈下 / 堆積構造 / 地震動増幅 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．粘性土層での過剰間隙水圧の上昇に伴う地盤の剛性の低下は、地震動増幅を引き起こし、直上の砂質土地盤の液状化を促進することを確認した。
２．不かく乱粘性土の繰返し中空ねじりせん断試験結果により、①ある閾値以上の大きなせん断応力履歴が加わると、せん断ひずみが急激に進展し脆性的な挙動を示すこと、②その原因は繰返しせん断による構造の低位化による、が分かった。
３．（１）石巻粘土の繰返し載荷試験から、過剰間隙水圧が発生するせん断ひずみの閾値を超えた繰返しせん断の履歴によって、繰返し履歴後に大きく体積圧縮することがわかった。（２）中空ねじり繰返しせん断実験の結果から、傾斜が無い平坦な造成地累加せん断ひずみが大きくなることから、熊本地震による地震動で造成宅地盛土下の火山灰質粘性土層は、残留せん断変形が大きく生じたと判断した。（３）繰返し履歴を与えた後の火山灰性粘性土の強度と剛性の劣化及び強度定数の低下特性を考慮した2つの方法による残留変形予測を行った。その結果両者による残留変形量はほぼ同等の値となることが確認された。
４．（１）数種類の粘土について得られた多方向繰返しせん断試験結果を利用した地震後沈下推定手法を実測記録のある地盤に適用して、本手法の信頼性を検証した。（２）中越沖地震による柏崎平野の地震後地盤沈下の広域沈下特性について調査し、地形・地質との相関関係を明らかにした。地震後の長期沈下は谷底平野で小さく、三角州で大きいことが分かった。 （３）いわき市平地区でサンプリングした軟弱粘性土について東日本大震災を想定した繰返しせん断試験結果から、この地域の地震後沈下は深部に堆積するシルト層が原因であることを明らかにした。
５．地震時粘性土基礎地盤を有する堤防の変状に対する事後対策（プレロード工法と矢板打設の併用による変状抑制工法）の有効性を現地試験と数値計算によって実証した。
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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
本研究の目的は、“大規模地震時においてすら、粘性土は安全である”という神話にチャレンジし、以下の課題を解決することによって、粘性土の動力学分野の学術と技術の一層の進展を目指すことにある。：（１）地震時における災害に粘性土の影響、（２）ネガティブな不安定事象（細粒分を多く含む砂の液状化、沈下、変形、破壊）の微視的・巨視的メカニズムの解明と地形・地質的特徴の関係性、（３）不安定事象の具体的な予測とその妥当性の評価、（４）上記を考慮した対策の提案。以上の課題にどの程度答えつつあるかと言う視点から進捗状況を判断すると、以下のように要約される。
１．上記課題（１）については、遠心載荷実験によって、粘性土の地震時増幅が砂地盤の液状化の拡大に関与しているという成果は特筆すべきである。２．課題（２）のうち、地震後沈下については、複数の研究分担者による取り組みが進んでいることもあって、具体的な地域を念頭に置いた、メカニズムの解明や予測の方法の提案が格段に進んでいる。３.課題（３）については、熊本地震時の宅地被害を念頭に置いた地震時残留変形の予測方法の適用性が明らかにされつつあり、初期せん断の影響を考慮した実験的成果を考慮すれば一層の進展が期待される。４.課題（４）については、2011年の東北太平洋沖地震においてダメージを受けた粘性土地盤上の河川堤防の復旧事例を再考察したが、数値実験によってさらに有効な技術の可能性を検証する課題が残されている。
4年間の研究計画のうち、2年目が過ぎただけということもあって、ここでの成果は十分に上がっているが、やや、成果が偏っている（たとえば、地震後の長期沈下に注目した取り組みが多いなど）といわざるを得ない。したがって、平成30年度以降は、最初の目的に戻って、取り組みを再構成し、成果の構造化を図ることによって、この分野の学術と技術の進展に貢献できる成果に繋げたい。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．粘性土地盤における地震動増幅が液状化に及ぼす影響のメカニズム解明（北大・磯部）：本件は砂質土と粘性土で構成される層状地盤の動的遠心載荷実験によって明らかにする。なお、このことに関連して地震動に伴う粘性土地盤の非線形性とそれが地震時地盤や構造物の変状に及ぼす影響については研究協力者の協力を得て明かにする。２．地震動に伴う粘性土および砂・粘土混合土の骨格構造劣化、回復及び再構成のメカニズム解明（東北大・風間、山口大・兵動）：不攪乱土と砂・粘土混合土についてそれぞれ検討する。３．地震後粘性土の不安定性評価（茨城大・安原、東北大・風間）：熊本地震における住宅と擁壁の災害事例を念頭において、支持力低下と擁壁土圧増加のメカニズムを解明し、予測方法の提案を試みる（長岡科学技術大・大塚）。４．地震後粘性土の沈下予測：単純せん断試による不かく乱粘性土の沈下挙動とその定式化については、松田（山口大）が、ねじりせん断試験による検討は小高（名城大）が、また、不かく乱高有機質土とシルト質粘性土については、仙頭（日本大）が繰返し三軸試験よってそれぞれ検討を継続する。また、地形的・地質的な要因が粘性土の地震後変状（沈下）に及ぼす影響については、中越沖地震後の柏崎平野の広域沈下を念頭において数値シミュレーションを含めた検討を行う。５．粘性土のための動的構成式の構築とそれに基づく数値解析手法の開発：地震時粘性土基礎地盤と斜面の変状のメカニズムの解明（例えば、初期せん断の影響）と予測手法の提案を試みる。また、粘性土の動的非線形性を考慮した地震時変形解析モデルの構築を試みる。６．地震時粘性土地盤が関わる変状低減の対策工法の提案：地震時粘性土基礎地盤を有する堤防の変状対策：研究協力者の協力を得て、数値実験を実施する。とくに、事前対策として、矢板打設と深層改良壁の打設の効果の比較を行う。
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[Journal Article] Instability of residences founded on volcanic cohesive soils during the 2016 Kumamoto Earthquake2018
Author(s)
K. Yasuhara, H. Watanabe, K. Kobayashi, M. Yoshimi, Y. Arai, S. Hosoya, M., S. Tajiri,, and S.Murakami:
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Journal Title
Lowland Technology International Journal
Volume: 19(3),
Pages: 215-226
Peer Reviewed / Open Access
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