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近年、地震時の砂地盤液状化対策として、深部からのケーシングの「静的な」押込みと引抜きを繰返し行うことで砂杭を打設し周辺地盤を拡径する締固め工法が用いられる。本研究の目的は、弾塑性力学と水〜土連成計算によって、この工法のメカニズムと効果を明らかにすることであった。特に今年度の主な課題は、室内3軸試験とその数値解析による構造が高位な土の締め固め特性の把握と、拡経過程を考慮して締め固め特性を定量的に評価できるよう整備することであった。以下に本年度の主な研究成果を述べる。
(1)名大土質研では、昨年度までに開発してきた、構造・過圧密概念とその発展則を含む自然堆積土の弾塑性構成式に、新たに関口・太田、橋口らに従って異方性概念を導入して構成式を導きなおし、自然堆積土に固有な、構造低位化に起因する「大圧縮」、過圧密の解消・増加と異方性の発達・消滅過程の表現が可能となった。そこで、ゆるい砂の室内の非排水・排水繰り返し3軸試験と、この構成式を用いた水〜土連成の数値シミュレーションから、微小な応力振幅によるゆるい砂の「大圧縮」や、材料定数の変更なしにゆるい砂から密な砂までの典型的な変形挙動を記述できることを明らかにした。
(2)砂杭造成過程を考慮した最も簡単な境界条件を設定して、砂地盤の拡径による締固めの様子をリアルに再現し、締固めによる側圧係数の増加の様子、異方性の影響、ケーシング引き抜き時の除荷の役割などを明らかにした。さらに、密度が異なる砂地盤に応じて、締固め時に必要な施工機械の重量も具体的に算定できるよう整備した。
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