Durability of the cement-treated clay ground constructed in coastal area

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18K04348
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 末次 大輔 宮崎大学, 工学部, 教授 (30423619)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日野 剛徳 佐賀大学, 理工学部, 教授 (20295033) [Withdrawn]
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: セメント改良地盤 / 強度 / 耐久性 / 劣化 / 海水

Outline of Annual Research Achievements

セメントならびに石灰処理土はカルシウムの溶脱に伴い徐々に軟弱化する。軟弱化の速さは地下水中（海水中）のマグネシウム濃度に依存する。沿岸部の軟弱粘土地盤地帯で施工された既設のセメント処理地盤の長期的な安定性の評価方法は確立されておらず，軟弱化による力学的不安定化メカニズムの解明が必要である。本研究では，セメント混合処理土と周辺地盤との相互作用に着目することにより，処理土-粘土間の海水の浸透特性ならびに処理土-粘土間の軟弱化に伴う力学的相互作用の変化を明らかにする。
令和4年度は，海水成分を含む粘土中に打設された鉛直荷重が作用するセメント混合処理柱体において，劣化進行に伴う処理土-粘土間の力学的相互作用の変化を数値解析により検討した。今回は深層混合処理した粘土地盤を想定し，高さ6m盛土荷重が作用する改良地盤において，周面が劣化した柱体とその周辺地盤の変形挙動を有限要素解析により調べた。数値解析における改良柱体側部の劣化は，劣化処理土の土質特性を導入したインターフェイス要素により改良柱体と軟弱粘土との境界面でのすべりを表現する方法と，改良柱体側面部の要素を劣化処理土とする方法でモデル化した。
改良土の強度劣化を導入したインターフェイス要素と劣化要素としたモデルでは双方とも地表面において沈下が生じる。なお，インターフェイス要素の場合では，改良柱体と粘土地盤との境界ですべりのみが生じるため粘土地盤のみが沈下する。劣化要素モデルの場合では，改良柱体と粘土地盤の両方が沈下するが周辺粘土地盤の沈下量が大きくなるため不等沈下となる。改良柱体の劣化が進行すると，改良柱体側面の劣化要素では平均有効主応力が減少して体積ひずみが減少し，先端部では平均有効主応力が増加し劣化部分の体積ひずみが増加することが明らかとなった。