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ベた基礎に摩擦杭を併用した「パイルド・ラフト基礎(摩擦杭付きラフト基礎)」を砂質地盤に設置した場合の液状化抑止の有効性について検討した。本来、パイルド・ラフト基礎は、上部構造物の荷重が作用したときの沈下量低減や傾斜(不同沈下)を低減する目的で用いられるが、砂質地盤に設置することにより、液状化時には、上部構造物の被害を低減させるとともに、地盤との一体化を図ることによって液状化そのものの抑止を同時に期待する方法が考えられる。
そこで本研究では、飽和地盤が水〜土骨格2相系の弾塑性材料であることに着目し、液状化を起こしやすいゆるい砂質地盤に設置されたパイルド・ラフト基礎が、液状化時にどのように地盤に働きかけ、液状化抑止や沈下量低減に対してどの程度の効果があるのかを水〜土連成有限変形解析によって検討した。砂質地盤の挙動を表現するため、砂の構成式には「上負荷面カムクレイモデル」を用いた。なお、パイルド・ラフト基礎の役割を第一近似として、長さ不変・角度不変の制約条件を土骨格の変形場に導入して表現した。また、液状化については、砂質地盤の下部から部分的に浸透力を載荷することによって表現し、この時の地盤の変形挙動を調べ、パイルド・ラフト基礎の液状化抑止に関する有効性をべた基礎のみの場合と比較することによって、以下の点を明らかにした。
(1)上負荷面カムクレイモデルを用いた水〜土連成解析により、浸透力による液状化の表現と、液状化時の地盤内部の時間経過による変化を示した。
(2)砂質地盤において、パイルド・ラフト基礎は荷重を杭先端に伝えることにより地盤深部で変形が生じ、地盤上部の構造が壊れず比体積変化が少ないため沈下量をべた基礎の半分程度に低減する。
(3)液状化する砂質地盤において、パイルド・ラフト基礎は基礎直下及び基礎付近の液状化を抑止し、液状化域を構造物から遠ざける。
(4)特に大荷重載荷時にパイルド・ラフト基礎は沈下量や不同沈下量をよく低減するため、大規模構造物の建設時に有用である。
通常は沈下量低減効果が期待されるパイルド・ラフト基礎だが、砂質地盤の液状化時に、液状化域を構造物から離れた部分へ移動させるともに、上部構造物への被害低減に対して有効な基礎形式であることが分かった。
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