2021 Fiscal Year Research-status Report
地震動波形の影響を考慮した合理的な液状化判定手法に関する研究
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19K15091
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
石川 敬祐 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (00615057)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 液状化判定 / 地震波 / 不規則性 / 液状化強度 / 消散エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，現行の液状化判定法の高度化を目指し，南海トラフの巨大地震や首都圏などで想定される地震波荷重が液状化強度特性に及ぼす影響に関して実験的に解明し，地震波荷重のランダム性に関する補正係数を定量的に立証することを目的としたものである．
粒度特性が異なる地盤材料（豊浦砂，東京湾浚渫土）に対し，供試体の密度（緩詰，中位，密詰）を変化させ，内閣府中央防災会議にて公開されている首都直下地震と東京都港湾局で想定されている大正関東地震相当の地震波形に対する繰返しねじりせん断試験を実施し，各波形に応じた液状化強度曲線を求めた．加えて，これまでに実施してきた既往の液状化被害が生じた地震波形に対する実験結果についても液状化強度曲線を求めた．これらの結果を比較することで，地盤材料の種類や密度に加えて地震波形の形状の違いによる液状化強度曲線の特徴を定量的に把握することが可能となった．
次に現行の液状化判定法を高度化するために，地震波荷重の不規則性に関する補正係数（C2）を地盤材料や密度，地震波形状の違いに対して求めたところ，各地震波の最大せん断応力の6割以上の繰返し回数（有効波数）と相関があることがわかった．有効波数が少ない東京湾北部想定波や熊本地震時の益城観測波と有効波数が多い東日本大震災時の観測波や大正関東想定波では，C2が倍半分ほど異なることがことがわかった．C2は，有効波数が多く，細粒分を含まない均質な砂の場合に最も小さくなり，有効波数が少なく細粒分を含むとC2は大きくなる．また，有効波数が多い海溝型タイプの長時間継続する地震波では，液状化強度比が大きいほど，不規則波形の効果を受けやすいことが定量的に明らかになった．
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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
本研究では，地震波荷重のランダム性に関する補正係数を定量的に求めることを目的としており，地震波荷重の特徴の評価が重要となる．したがって，様々な地震波荷重，様々な地盤材料を対象とした繰返しねじりせん断試験を行い，これまでに蓄積してきた既存の実験結果とともに地震波荷重のランダム性に関する補正係数を定量的に立証することで，現行の液状化判定の高度化に寄与すると考えている．
2021年度は，粒度特性が異なる東京湾浚渫土に対して首都圏で想定されている異なるタイプの地震波形に対する繰返しねじりせん断試験を行い，既存の地震波形との液状化特性の違いを液状化強度曲線と累積損失エネルギーを指標として考察した．また，現行の液状化判定法を高度化するために，地震波荷重の不規則性に関する補正係数（C2）を地盤材料や密度，地震波形状の違いに対して求めたところ，各地震波の最大せん断応力の6割以上の繰返し回数（有効波数）と相関があることがわかった．累積損失エネルギーを用いて液状化特性を評価してみると，正弦波に対して地震波は少ないエネルギーで液状化に至ることが分かり，特に海溝型タイプの有効波数が多い地震波がより少なくなることを定量的に把握した．
以上のように，地震波の形状や粒度特性，密度の影響を含めた補正係数を定量的に定められたため，本研究は当初の計画通りにおおむね順調に進展していると考えられる．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は，これまで実施してきた実験結果やそれを用いた分析結果を取りまとめ，その成果の発表を関連する学会で行う．
地震波形の形状，地震波荷重の不規則性に関する補正係数（C2），液状化強度比をパラメータに定量的に評価できるチャート式を考案する．これらの成果は，現行の液状化判定方法の高度化に寄与することが期待できる．また，現在検討を試み始めたエネルギー的な解釈や累積損傷度理論とも比較し，同指標の妥当性を評価する．
地震波形の違いにより，液状化強度曲線の形状は異なることがわかったため，漸増や漸減する正弦波荷重に対する液状化試験を実施することで，砂質土の液状化特性が液状化強度へ及ぼす影響を評価する必要があると考えている．さらに，原位置では異方応力状態であるため，その状態下でのC2に及ぼす影響も評価する必要があると考えている．
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| Causes of Carryover |
国際会議（ECEE）への論文投稿費や参加費，旅費として2022年度に計上する．
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Research Products
(4 results)
