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本研究は、模型実験及び数値解析によって、地盤の液状化発生から終了までの過程における、パイプラインの非線形挙動を明らかにすることを目的とする。とくにパイプラインの耐震設計に必要な地盤剛性や継手剛性などの重要なパラメータ評価の基礎資料を蓄積し、それに基づく合理的な耐震設計用モデルを開発しようとするものである。本年度は特に、液状化時の地盤変化に着目するとともに、地盤剛性に関して重点的に実験を行い、実験結果を踏まえて、継手を含めたパイプラインの地震応答を評価する解析手法を構築した。
まず、模型地盤に飽和砂層を用いて、地中パイプライン模型を砂箱中に設置して液状化実験を実施し、パイプライン表面のせん断ひずみと加速度及び間隙水圧などを計測して、液状化過程におけるパイプライン-地盤間の地盤ばねの非線形な復元力特性について等価係数により検討した。また地盤変状の1つとして液状化による側方流動に関する実験も実施した。
一方、パイプラインの埋設される地盤を2次元FEMでモデル化し、有効応力解析に基づく強震時の地盤液状化に関する解析プログラムならびに2次元FEMによる液状化時の地盤永久変位に関する解析プログラムを開発した。液状化解析及び側方流動解析プログラムの妥当性については、実験結果との比較により確認した。このような解析に加えて、上記の模型実験の結果より得られる有効応力に対する地盤ばね定数の特性に基づいて、パイプラインを弾性床上のはりとして、液状化時の側方流動を受けるパイプラインの応答解析のプログラムを開発し、強震時の地盤液状化がパイプラインへ与える影響及び耐震設計の重要なパラメータについて検討するとともに、合わせて耐震設計用モデルの構築を試みているが、この点は、次年度以降の課題として残された。
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