強震時に地盤の液状化・側方流動の影響を受ける構造物基礎の終局耐力・変形性能の評価

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10128212
• 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)
• 研究分担者: 社本 康広 清水建設(株), 技術研究所, 主席研究員
• キーワード: 液状化 / 側方流動 / 地盤変位 / 杭基礎 / 地震 / 被害事例 / 有効応力解析 / 応答変位法

研究概要

兵庫県南部地震で液状化・側方流動により被害を受けた建物、被害を受けなかった建物の調査を継続し、基礎の形状、地盤状況、被害状況を把握・分類した。重要な建物について、航空写真測量、ボアホールカメラ、傾斜計などを用いた詳細調査を実施し、建物周辺の地盤変位と基礎杭の破壊変形モードの関係を調べた。その結果、被害は、杭頭部、液状化層上端部下端部に集中しており、上部構造物からの水平力と転倒モーメント、地盤の動的および残留変位の最大値とその鉛直方向および水平方向の空間分布、水平力・転倒モーメントと地盤変位の経時変化と位相、杭の耐力と変形性能が被害と密接に関係していることが示された。
2次元有効応力解析により実被害事例および室内実験のシミュレーション解析を行ない、液状化は生じたが側方流動は生じなかった地盤では、杭頭被害は振動中の建物上部からの慣性力、液状化層上端下端部の被害は地盤の振動変位により生じた可能性の高いこと、また側方流動地盤での液状化層中間部の被害は残留した地盤変位により生じた可能性の高いこと、護岸付近で海側と陸側で被害モードが異なる原因は、側方流動量の空間分布に起因することを示した。
地盤変位が杭に与える重要性を考慮し、過去の地震から地盤変位の事例を整理し、地震時の動的変位および地震後の残留変位と沈下量の深度分布、さらに側方流動量の深度分布と護岸からの距離の関係を明らかにし、その簡便予測法を提案した。さらに、液状化・側方流動地盤の杭応力を推定するため、応答変位法に基づく杭基礎の簡便応力算定法を提案した。提案法に基づいて調査杭の応力変形解析を行ったところ、提案手法は、動的地盤変位の違い、残留地盤変位の空間分布の違い、杭種や耐力変形性能の違いによる被害モードの違いをよく説明可能であり、液状化側方流動地盤での杭応力の解析法として有効であることが示された。

研究成果

• [文献書誌] Kohji TOKIMATSU: "Effects of Lateral Ground Movements on failure Patterns of Piles in the 1995 Hyogoken-Nambu Earthquake" ASCE,Geotechnical Earthquake Engrag. and Soil Dynamics 3rd Conf.Vol.2. 1175-1186 (1998)
• [文献書誌] Yasuhiro SHAMOTO: "Horizontal Residual Post-Liquefaction Deformation of Level Ground" ASCE,Geotechnical Earthquake Engrag. and Soil Dynamics 3rd Conf.Vol.1. 373-384 (1998)
• [文献書誌] Kohji TOKIMATSU: "Effects of Liquefaction-Induced Ground Displacements on Pile Performance in the Hyogoken-Nambu Earthquake" 地盤工学会論文報告集. Special Issue. 163-177 (1998)
• [文献書誌] Shunji FUJII: "Investigation and Analysis of a Pile Foundation Damaged by Liquefaction during the 1995 Hyogoken-Nambu Earthquake" 地盤工学会論文報告集. Special Issue. 179-192 (1998)
• [文献書誌] Yasuhiro SHAMOTO: "Mew charts for predicting large residual post-liquefaction around deformation" Soil Dynamics and Earthquake Engineering. Vol.17 No.7-8. 427-438 (1998)
• [文献書誌] 時松孝次: "兵庫県南部地震における側方流動による杭基礎の被害" 地震時の地盤・土構造物の流動性と永久変形に関するシンポジウム. 287-292 (1998)
• [文献書誌] 時松孝次: "側方流動域の杭基礎被害に及ぼす動的および残留地盤変位の影響" 第10回日本地震工学シンポジウム. Vol.1. 1493-1497 (1998)