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防波堤や河川堤防盛土などの直下地盤では、鉛直応力が水平応力に対し卓越する異方圧密状態にあり、このような地盤に地震による繰り返しせん断応力が作用すると、地盤は初期液状化には達しない状態で鉛直方向に圧縮、水平方向に伸張する非排水揺れ込みせん断変形を生じる。線形弾性有限要素解析によると混成堤直下地盤は著しい異方圧密状況にあり、地震による繰り返し載荷の初期段階で変相状態に到達することが予想される。この場合、液状化に至る過程の説明に重点を置いた構成式やパラメータ選定といった既往スキームでなく、変相後の変形挙動に焦点をあてた構成式やパラメータ選択法を構築する必要がある。本研究では、強震時における水際線構造物の沈下被災性状を予測・解明することを目的として、混成堤もしくは盛土-飽和砂基礎地盤系の遠心力場震動実験、および異方または等方圧密状態からの非排水繰り返しねじりせん断試験を実施し、以下の結果を得た。(1)遠心力場震動実験より、混成堤や盛土直下地盤では、地震時において間隙圧挙動では液状化に達しない状況で塑性沈下が進展した。また直下地盤の層別圧縮量に注目すると、表層と比較して中層もしくは深層において鉛直圧縮ひずみが大きく発生した。(2)非排水繰り返しねじりせん断試験より、応力経路が変相線に到達する段階で、せん断ひずみ振幅および鉛直ひずみが急激に増大し、変相後鉛直ひずみは繰り返しせん断とともに概ね増大するものの増大傾向は繰り返し回数とともに緩慢となり、せん断ひずみ振幅は変相直後よりやや減衰した。また圧密応力比が大きいほど変相状態での平均有効応力が小さく、せん断ひずみや軸ひずみが大きく発生した。すなわち、混成堤や盛土-飽和砂直下地盤では、中下層に比べ表層では初期せん断応力が大きく変相後の鉛直圧縮ひずみが小さくなり、遠心実験結果を上手く説明できる。以上より、これら水際線構造物の強震時変状の予測においては、「変相後」における土の変形特性を正確に捉える必要がある。
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