研究課題
基盤研究(B)
阪神大震災以来、液状化した地盤の横方向流動が、既往の構造物の杭基礎に横荷重を作用させ、これが杭基礎の損傷を招く現象が、関心を集めている。本研究では、3次元地盤流動解析を実施し、杭と地盤との抵抗力を粘性流体モデルにより再現し、液状化に伴う地盤流動が群杭基礎の安定性に及ぼす影響を、模型実験を通して調べた。まず地盤流動が杭の存在によってどのように乱されるかを調べるため、群杭の内外に加速度計の連接から構成された地中変位計を設置し、地盤の運動を計測した。そして、群杭内部では外部より変位が起こりにくいことを見出した。また地表面には色砂からなるマーカーを設置し、流動中の動きを撮影することにより、杭のごく表面だけで地盤にせん断層が出来て、流動を妨げられていることを、確認した。耐震設計の見地からすると、群杭を構成する個々の杭に作用する地盤流動圧力の評価は、きわめて重要である。そこで多数杭の模型実験結果を分析し、流動の上流側から下流側へ向けて流動圧力が変化すること、流動圧は最上流でもっとも大きく、ついで下流端で大きく、群杭内部で最小になることを確認した。これらは、流動圧を均等配分することを規定している既存の設計方法とは異なる知見であり、既存の杭基礎の補強として、外部に捨て杭を設置する発想を支持するものである。液状化して流動する地盤の力学的性質に関しては種々の主張があり、そのいずれを取るかによって流動圧の見積もり方法に違いが生まれる。そして、流動圧力の時間変化を地盤の変位や速度の変化と比較し、流動圧力は変位よりも速度に相関が高いことを見出した。このことは地盤が粘性流体的に振舞うことを意味しており、前述の粘性流体解析を正当化するものである。本実験の成果は、群杭基礎の耐震設計に有用であるだけではなく、既存の杭基礎の耐震補強技術に新しい要素を追加するものである。すなわち、杭基礎の周りを地盤が流動するとき、流れの上流側と下流側とに追加の捨て杭列を打設する。この捨て杭が地盤流動荷重の大きな部分を負担し、構造物本体を支えている内部の杭には流動荷重が作用しにくくする。万一捨て杭が破壊しても、これは構造物を支えていないので、構造物に被害は起こらない。
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すべて 雑誌論文 (14件)
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