軟弱地盤における地震時の大変形が地盤・杭-構造物系の動的相互作用に与える影響

1994 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 05650534
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 建築構造・材料
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 時松 孝次 東京工業大学, 工学部, 教授 (50134846)
• 研究期間 (年度): 1993 – 1994
• キーワード: 基礎構造 / 地震 / 変形 / 非線形 / 地盤 / 杭 / 相互作用 / 構造物

研究概要

鉛直アレイ強震記録を用いた逆解析を行って、地震時の地盤のせん断剛性と減衰定数のひずみ依存性の時刻歴を求めた。推定された地盤の非線形性は土試料に対する室内実験結果と良く対応していた。次に、間隙水圧上昇を含む鉛直アレイ地震記録を用い、等価線形解析、ひずみ振幅依存型等等価線形解析、一次有効応力解析法の妥当性と適用性を検討した。最大速度はいずれの解析法でも、ある程度の精度で予測できるが、最大加速度と伝達関数の予測は等価線形解析では50gal程度まで、ひずみ振幅依存型等価線形解析では150gal程度まで、有効応力解析ではそれ以上でも有効であることが分かった。また、間隙水圧が上昇する場合は、初期有効応力の5%程度の上昇までは、ひずみ振幅依存型等価線形解析でも有効であるが、それ以上では非線形解析のみ有効であることが分かった。さらに、原位置凍結試料に対する室内試験結果に基づいて、原位置の土の強度特性を把握した。次に、遠心載荷装置を用い地盤・杭・構造物系モデルに対する水平振動実験を行った。地盤の固有周期T_b、構造物の固有周期T_g、杭の曲げ剛性、入力地震動を変化させた実験から、杭に働く曲げモーメントは地盤変形によるものと、構造物の慣性力によるものがあることを確認した。また、T_bがT_gより大きい場合、構造物の変形と地盤の変形が逆位相となること、T_bがT_gより小さい場合、構造物の変形と地盤の変形が同位相になる場合の多いことが分かった。この結果、杭に生ずる曲げモーメントはT_bがT_gより大きい場合、地盤変形によるものと構造物慣性力によるものを逆位相で重ね合わせたものになり、T_bがT_gより小さい場合、地盤変形によるものと構造物慣性力によるものを同位相で重ね合わせたものになる可能性を示した。以上の結果に基づいて、応答変位法を用いて杭に発生する曲げモーメントを予測する可能性を検討した。

研究成果

• [文献書誌] 三原 慎司: "遠心力場における地盤-杭基礎-構造物系の模型振動実験" 第30回土質工学研究発表会. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] 時松 孝次: "地盤・杭・構造物系の遠心力載荷振動実験" 日本建築学会大会学術講演梗概集. (発表予定). (1995)
• [文献書誌] 時松 孝次: "鉛直アレー観測から推定した表層地盤の非線形特性" 第9回日本地震シンポジウム論文集. 793-798 (1994)
• [文献書誌] Yoshiaki Yosimi: "In Situ Liquefaction Resistance of Clean Sands and Over a Wide Density Range." Geotechnique. 44. 479-494 (1994)
• [文献書誌] Kohji Tokimatsu: "Preliminary Report on the Geotechnical Aspects of the Hokkaidou-Nansei-oki Earthquake of July 12,1993." 13th ICSFE. 75-86 (1993)
• [文献書誌] 時松 孝次: "鉛直アレー強震記録から推定した地盤の非線形特性の深度分布" 第29回土質工学研究発表会. 1127-1128 (1994)
• [文献書誌] 分担: "液状化対策の調査設計から施工まで" 土質工学会, 444 (1993)
• [文献書誌] 分担: "Manual for Zonation on Seismic Geotechnical Hazards" Technical Committee for Earthquqke Geotechnical Engineering, TC4, 149 (1993)