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本研究は、都市直下に起こる強い地震動による地盤の液状化とライフライン構造物の終局耐力について明らかにすることを目的として、とくにライフライン構造物の耐震設計に必要な地盤剛性や継手剛性などのパラメータ特性や地盤変状対策効果に関する基礎資料を蓄積し、それらに基づく合理的な対策手法の評価手法と耐震設計手法の開発を目指すものである。前年度、飽和砂層模型地盤とパイプ模型を用いた液状化実験により液状化過程におけるパイプ-地盤間の地盤ばねの非線形復元力特性を把握し、また液状化時の地盤変状として永久変位に関する模型実験を行って、永久変位の解析手法及びこれを入力とするパイプの地震応答解析手法を構築した。これらの実験では振動締固めによる対策を行う場合も検討した。
今年度は、以上の解析手法を用いて、2次元FEMでモデル化した種々の地盤の、有効応力解析と永久変位を解析し、液状化時の永久変位を受けるパイプの応答に関する数値計算を行った。モデル地盤の液状化解析では、既開発のサンドコンパクションパイル工法のシミュレーション手法を用いて地盤改良を行った場合についても検討した。このようなモデル地盤及びパイプの解析結果より、液状化時の地盤の永久変位の解析手法が実地盤における観測結果と概ね対応する妥当な手法であること、基盤傾斜角及び表層の厚さなど地盤のパラメータ、管種及び継手構造など管路のパラメータ、さらに地盤改良条件と、永久変位量及びパイプライン応答量との関係について明らかにした。さらに永久変位の最大値とパイプライン継手変位最大量との関係を見出すなど、強震時の地盤液状化に伴うライフライン構造物の応答とその耐震設計に重要となる終局強度のパラメータについて、液状化の対策工法の影響も含めて有意な成果を得た。
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