Field and laboratory investigations on liquefaction-induced flow-failure mechanism in gentle sloped ground
| Project/Area Number |
19KK0108
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
清田 隆 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70431814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池田 隆明 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40443650)
小長井 一男 特定非営利活動法人 国際斜面災害研究機構, 研究部, 学術代表 (50126471)
井上 和真 群馬工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教 (50825982)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 地盤流動 / 現場被害調査 / 被圧帯水層 / 室内土質試験 / 浸透流解析 / 液状化 / 流動性崩壊 / 原位置調査 / 振動台模型実験 |
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| Outline of Research at the Start |
2018年インドネシア・スラウェシ島地震で発生した液状化地盤流動は、僅か1～4%程度（0.5～2.5°程度）の地表面勾配にもかかわらず数百m～1km以上の流動が発生した。本事象は世界的にも稀に見る災害、または新しいタイプの地盤災害・脅威として位置付けられており、メカニズム解明には詳細な現場調査が必要不可欠である。本研究では、被災地の地形・地盤状況、地震動特性を定量的に見積もるためのツールを駆使したフィールド調査、および独創的な手法による振動台模型実験・室内土質試験・数値解析を通じて、この地盤流動メカニズムを解明し、その発生条件を明確にすること、および対策の道筋を示すことを主な目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年インドネシア・スラウェシ島地震で発生した液状化地盤流動は、僅か1~4%程度の地表面勾配にもかかわらず数百m～1km以上の流動が発生した。本事象は世界的にも稀に見る災害、または新しいタイプの地盤災害・脅威として位置付けられており、メカニズム解明には詳細な現場調査が必要不可欠である。本研究では、被災地の地形・地盤状況、地震動特性を定量的に見積もるためのツールを駆使したフィールド調査、および室内土質試験・数値解析を通じてこの地盤流動メカニズムを解明し、その発生条件を明確にすること、および対策の道筋を示すことを主な目的としている。
2019年度の研究活動では、地震前後の被災地域の地下水環境や、地震時における地盤流動状況に関して住民のヒアリングを実施した。地盤流動時には数ｍにも及ぶ噴水が生じたこと、および流動の滑落崖に並行して存在する灌漑用水路の堤防の被災は、下流部の流動が発生してから２分後に生じたという証言が得られた。これは、流動域の地下水は相当の被圧を受けていたこと、および灌漑用水路の決壊自体が下流部の地盤流動を引き起こしたのではなく、地盤流動に灌漑用水の堤防が巻き込まれたことを示唆する。また、地震前の流動地域の地下水環境を再現するための浸透流解析を実施した結果、広域的な地形の影響により、地震前には流動域深部の帯水層に大きな被圧が働いていた可能性が示された。
また、流動地盤から採取した試料を用いて原位置密度に調整した供試体作製し、中空ねじりせん断試験機により、①非排水繰り返しねじり載荷により液状化させた後に単調載荷試験、および②緩傾斜地盤への被圧地下水の流入を考慮したせん断試験を実施した。この結果、特に②の試験では、せん断ひずみの増加と共に供試体は吸水して膨張し続け、たとえ地盤傾斜が被災地のように非常に緩くても、泥濘化を伴う顕著な流動に至ることを示唆する結果が得られた。
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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
2019年3月に、研究代表者、分担研究者全員とアシスタントの学生、および海外共同研究者と地元大学のスタッフらによる大規模な現場調査を計画していたが、COVID-19の影響により中止となった。これにより、当初計画していた表面波探査等の実施は延期となったが、個別で実施していた現地住民へのヒアリングは滞りなく行われ、本研究の目的である地盤流動メカニズム解明につながる貴重な証言が得られた。原位置試料を用いた実験は順調に行われており、更に当初計画していなかった浸透流解析の実施により、現時点では計測不可能な被災地の地震前の地下水環境を推定した。いずれも本研究の目的達成に繋がる重要な成果が得られていることから、本研究は順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度の現場調査については、流動した土塊の規模を把握するため、比較的流動量が少なく地震前の地表地盤が現存する地域（Lolu）において表面波探査を実施する。また、2018年スラウェシ島地震時の強振動特性を推定するため、地震計設置個所を含む被災地全域にわたり常時微動計測を実施する。その他、長距離地盤流動による地形変化を地震前後のデジタル地形図（AW3D, 5m精度）を用いて把握する。この作業では、現場調査で浅層地盤の変形や液状化の影響を受けなかったと考えられる建造物を抽出し、その標高変化を用いて精度の高い地殻変動成分の除去を行う。これらの現場調査は、研究代表者と分担者、および海外共同研究者の全員が担当する。
2019年度の検討により、長距離地盤流動の要因は被圧帯水層からの表層地盤への地下水流入が推察されたが、その地下水の流入を考慮するためには液状化を考慮した地盤の変形も考える必要がある。本研究では、昨年度と引き続き原位置試料やそれを模擬した試料を用い、非排水繰り返し載荷試験により原地盤の液状化強度を求め、推定される地震動を用いた液状化アセスメントを実施する。これは、国内機関と海外共同研究者の機関（Bandung Institute of Technology）において実施する。その他、系統的な模型実験と中空ねじり試験も実施する。模型実験では、表層地盤の透水性を変化させ、底部から被圧を与えた場合の模型地盤の流動特性を比較・検討する。また、2019年度に引き続き、せん断ひずみ100%まで計測可能な中空ねじり試験機を用いて被圧地下水の流入を考慮したせん断試験を実施する。種々の地盤材料・密度に対する被圧の程度と供試体の挙動とを比較する。これら各実験は、研究代表者が主体となる。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Reconnaissance on Liquefaction-induced flow failure caused by the 2018 Mw 7.4 Sulawesi Earthquake, Palu, Indonesia2020
Author(s)
Hidayat, R. F., Kiyota, T., Tada, N., Hayakawa, J. and Nawir, H.
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Journal Title
Journal of Engineering and Technological Sciences
Volume: 52(1)
Pages: 51-65
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Experimrntal study on the mechanism of long-distance flow-slide in Palu, Central Sulawesi, Indonesia2020
Author(s)
Hidayat, R. F., Kiyota, T., Nawir, H., Umar, M., Rosiyani and Katagiri, T.
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Journal Title
Bulletin of Earthquake Resistant Structure
Volume: 53
Related Report
Open Access / Int'l Joint Research
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