2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of evaluation method of aging and reliquefaction for liquefied ground considering sand particle's orientation
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21H01425
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
豊田 浩史 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90272864)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
風間 基樹 東北大学, 工学研究科, 教授 (20261597)
杉本 光隆 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (50196755)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 液状化 / 年代効果 / せん剛性率 / 三軸試験 / 振動台試験 / サンプリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
傾斜式土槽を用いて，粒子配向性のある供試体を作製した．水中落下法を採用したところ，相対密度約30%の供試体を作製することができた．粒子配向性0度（粒子配向性は水平方向），45度，90度（粒子配向性は鉛直方向）の供試体を作製し，マイクロスコープにより，粒子配向性を読み取ったところ，想定通りの粒子配向性が確認できた．そこでこれらの供試体に関して，三軸液状化試験を実施した．液状化強度比（繰返し数20回の繰返し応力振幅）は大きい方から，90度，45度，0度の供試体となった．せん断強度の大きさの順と全く逆になったことは興味深い．次に，液状化後の供試体に対してマイクロスコープによる粒子配向性を測定したところ，粒子が立つ方向（90度）に向かうことがわかった．再液状化強度を求めたところ，すべてのケースで液状化強度より小さくなった．0度の供試体は，液状化により粒子配向性が90度に近づくので，再液状化強度は強くなることを予想したが，そうはならなかった．この理由として，ゆるい供試体は液状化するとネッキング等により，液状化強度が小さくなることが考えられる．そこで，ネッキング等の影響が小さい中密（相対密度60%）の供試体を空中落下法で作製して，同様の実験を実施して，粒子配向性と液状化強度の関係を明確にする予定である．
新潟地震で液状化した信濃川河川敷において，ジオスライサーによる地層抜き取りを行い，粒子配向性を読み取ることを計画していたが，占有許可が得られた非出水期と業者の予定が合わず，今年度は実施できないことになった．粒子配向性を読み取ることが主目的であるため，不攪乱試料を採取することでも目的の達成は可能である．調整を行ったところ，年度末に，GSサンプリングにより不攪乱試料の採取とスウェーデン式サウンディング試験を行うことができた．粒子配向性の測定は来年度実施予定である．
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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
三軸液状化試験により，次のような結果が得られた．傾斜式土槽に砂を堆積させることで，粒子配向性のある供試体を作製した．ゆるい供試体として，水中落下法を採用したところ，相対密度約30%の供試体を作製することができた．粒子配向性0度（粒子配向性は水平方向），45度，90度（粒子配向性は鉛直方向）の供試体を作製し，マイクロスコープにより，粒子配向性を読み取ったところ，想定通りの粒子配向性が確認できた．そこでこれらの供試体に関して，三軸液状化試験を実施したところ，液状化強度比（繰返し数20回の繰返し応力振幅）は，90度は0.15，45度は0.13，0度は0.11の結果となった．せん断強度の大きさの順と全く逆になったことは興味深い．次に液状化試験後の供試体に対して，マイクロスコープによる粒子配向性を測定したところ，粒子が立つ方向（90度）に向かう傾向があることがわかった．再液状化強度を求めたところ，順番は変わらず，すべてのケースで再液状化強度は液状化強度より小さくなった（90度は0.13，45度は0.12，0度は0.1）．0度の供試体は，液状化により粒子配向性が90度に近づくので，再液状化強度は強くなることを予想したが，そうはならなかった．この理由として，ゆるい供試体は液状化するとネッキング等により，液状化強度が小さくなることが考えられた．そこで，今年度はネッキング等の影響が小さい中密（相対密度60%）の供試体を空中落下法で作製して，同様の実験を実施して，粒子配向性と液状化強度の関係を明確にする予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
再液状化強度を推定するために，粒子配向性に着目した研究を実施している．0度の供試体は，液状化により粒子配向性が90度に近づくので，再液状化強度は強くなることを予想したが，そうはならなかった．この理由として，ゆるい供試体は液状化するとネッキング等により，液状化強度が小さくなることが考えられた．そこで，ネッキング等の影響が小さい中密（相対密度60%）の供試体を作製する．水中落下法ではゆるい供試体しかできなかったため，空中落下法で作製することを考えている．この方法で粒子配向性に付いた供試体が作製できているか確認した後，昨年度と同様の実験を実施して，粒子配向性と液状化強度の関係を明確にする予定である．
次に振動台液状化模型試験を行う．土槽を傾けて堆積させることにより，三軸試験の供試体と同様の粒子配向性を付ける．液状化試験の前後でマイクロスコープにより粒子配向性を計測して，その変化を読み取る．三軸試験は，拘束された供試体内での挙動であり，実際の液状化地盤と粒子配向性の変化が異なる可能性がある．液状化模型試験は，実地盤の挙動にかなり近いと考えられ，三軸試験と比較することで，実験の信頼度を上げていく予定である．
最後に，昨年度採取した液状化地盤の不攪乱試料より，粒子配向性を読み取る．同時に行った地盤調査より，液状化したと思われる地層と液状化していないと思われる地層がある程度推定できる．この液状化層と非液状化層の粒子配向性を比較することにより，液状化により，粒子配向性がどのように変化したか把握する．三軸液状化試験，振動台模型液状化試験，原位置不攪乱試料より，粒子配向性に同様の傾向が得られるようなら，粒子配向性の観点から再液状化強度を推定することを試みる．
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