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2018 年度 実績報告書

大規模地震においてすら粘性土地盤は安全か?:地震時地盤災害における粘性土の役割

研究課題

研究課題/領域番号 16H02362
研究機関茨城大学

研究代表者

安原 一哉  茨城大学, 地球変動適応科学研究機関, 特命研究員 (20069826)

研究分担者 小高 猛司  名城大学, 理工学部, 教授 (00252271)
村上 哲  福岡大学, 工学部, 教授 (10261744)
風間 基樹  東北大学, 工学研究科, 教授 (20261597)
兵動 正幸  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授(特命) (40130091)
大塚 悟  長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (40194203)
仙頭 紀明  日本大学, 工学部, 准教授 (40333835)
松田 博  山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授(特命) (50136131)
磯部 公一  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452084)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード大規模地震 / 粘性土 / 不安定性 / 沈下 / 対策 / 地震動
研究実績の概要

本研究の目的は,以下の疑問に答えることにある。:(1)地震時地盤災害に粘性土の影響は,ポジティブかネガティブか?(2)基礎地盤の不安定事象に関与するとき,どのような微視的・巨視的メカニズムで,また,地形・地質的特徴はどのように関わるのか?(3)不安定事象の予測&評価はどうすればよいか?(4)上記を考慮した対策は必要か?必要ならどのような方法か?地震前の軟弱地盤対策や液状化対策に含まれるのか?
このうち,(2)については, 簡易な計算によって,2016年熊本地震における益城町の火山灰性粘性土上の住宅の変状に及ぼす粘性土の堆積状況と地下水位の影響を明らかにした。一方,当該住宅地が5%ほどの傾斜地であることを考慮した中空ねじりせん断試験によると,初期せん断が残留変形を顕著にする傾向があることを確認し,傾斜地の残留変形予測の重要性を強調した。また,硬質粘性土による盛土でも,降雨等による浸水で著しく強度が低下することから, 地震時変状予測の必要性を示唆した。また,粘性土を含む砂質土では,粘土分が30%以下でも液状化に類似の挙動を示すことを確認した。(3)については,Newmark 法によって予測された地震時残留変形の計算結果を松尾・川村による安定図表にプロットして不安定性を予測する方法を提案した。また,地震後の短期的及び長期的な沈下については,地形や過圧密比の影響を明らかにするとともに,数値解析的手法と実験結果を定式化した手法による予測方法を提案した。(4)については,2011年東北太平洋沖地震時に河川堤防と近隣家屋への影響対策(堤防の一部撤去,矢板打設そして堤防の回復)の妥当性を実測値と数値解析によって検証した。なお,この成果は,平成30年度地盤工学会関東支部技術賞を受けた。(1)については,これらを総合すると,ネガティブな要因が多いが,ポジティブな要因も明らかにしていきたい。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

一部の課題を除いて,研究は順調に推移している。その理由は以下の通りである。
本研究の目的は要約すると,大規模地震時における粘性土基礎地盤と粘性土で構築された土構造物の(1)不安定性と沈下のメカニズムと要因の解明,(2)変状予測方法の提案,(3)変状対策法の提案と検証である。このうち,(1)については, 2016年熊本地震における火山灰性粘性土基礎地盤上の住宅を念頭に置き,簡易な計算によって地震時残留変形を予測して,住宅の変状に及ぼす地下水位の影響を明らかにした。ただ,計算対象地盤は盛土を含めた層状地盤であるが,このことの考慮はまだなされていない。一方,当該住宅地が5%ほどの傾斜地であることを考慮した中空ねじりせん断試験によると,初期せん断が残留変形を顕著にする傾向があることを確認するとともに,現地調査から,堆積構造が深く関わっていること推測したが,伴に,検証はまだなされていない。また,粘性土の存在が地震動増幅に及ぼす影響と砂質土の液状化に及ぼす影響については2018年北海道胆振東部地震の宅地災害を対象に検討しているが,結論はまだ得られていない。(2) Newmark 法によって予測された2016年熊本地震における益城町の火山灰性粘性土基礎地盤の残留変形計算結果を松尾・川村による安定図表にプロットして不安定性を予測する方法を提案した。また,地震後の長期的な沈下については,数値解析的手法と実験結果を定式化した手法の両方による予想方法の妥当性を検証している。(3)については,2011年東北太平洋沖地震時に河川堤防で生じた堤防と近隣家屋への影響対策(矢板打設)の妥当性を実測値と数値解析によって検証したが,現在は,地震時前に地盤改良壁打設した場合を想定した数値計算の結果との比較することを試みている。
以上から地震地盤工学へ貢献できる新たな知見と研究成果を挙げつつあると判断される。

今後の研究の推進方策

1.粘性土地盤における地震動増幅が液状化に及ぼす影響のメカニズム解明:砂質土と粘性土で構成される層状地盤の動的遠心載荷実験によって明らかにする。2.地震動に伴う不かく乱粘性土および砂・粘土混合土の骨格構造劣化,回復及び再構成のメカニズム解明:不攪乱土と,砂・粘土混合土(粘土分30%を限界として)に分けて検討する。また,浸水に伴う硬質粘性土盛土の地震時挙動のメカニズム解明にも挑戦する。3.地震時粘性土地盤と粘性土構造物の不安定性評価:熊本地震における住宅と擁壁の災害事例を念頭において,構造物のロッキングに伴う支持力低下と擁壁土圧増加のメカニズムと予測方法の提案を試みる。4.地震後粘性土の沈下予測:単純せん断試験による不かく乱粘性土の沈下挙動とその定式化,ねじりせん断試験による検討,また,不かく乱高有機質土とシルト質粘性土については,繰返しねじりせん断試験よって検討を継続する。また,地形的・地質的な要因が粘性土の地震後変状に及ぼす影響については,数値解析による検討を継続する。5.緩い傾斜地における地震時粘性土基礎地盤の変状メカニズムの解明:実験的には初期せん断の影響を調べると伴に,これを考慮した残留変形の予測手法の提案を試みる。6.地震時粘性土地盤の変状低減の対策工法の提案:①地震時粘性土地盤上の堤体構造物の変状対策としては,数値実験を実施する。とくに,矢板打設と深層改良壁の打設の地震時変状低減への効果の比較を行う。②一方,住宅など小規模建築構造物については,支持層に届かなくても短い砕石杭を新設構造物の基礎のみならず,既設構造物の周辺に打設することによって変状の低減を図る方法を提案し,その妥当性を検証する。
以上の成果を総合して,“地震時地盤災害における粘性土の役割”を明らかにすることによって,“大規模地震においてさえ粘性土地盤は安全か?”という問いに明快に答える。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] Settlement of River Dykes and their Adjacent Residences on Soft Clay Deposits after the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake in 20112019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhara, K., Yang, S.S., Horikawa, T. and Yamane, H.
    • 雑誌名

      Geotechnical Eng. Journal of the SEAGS & AGSSEA

      巻: 40(2) ページ: 41-48

    • DOI

      ISSN 0046-5828

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Group effect on ultimate lateral resistance of piles against uniform ground movement2019

    • 著者名/発表者名
      Quang N. Pham, Satoru Ohtsuka, Koichi Isobe and Yutaka Fukumoto
    • 雑誌名

      Soils and Foundations

      巻: 59/5 ページ: 27-40

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.sandf.2018.08.013

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 複雑な地盤堆積環境における火山灰質土の液状化挙動に関する数値解析2019

    • 著者名/発表者名
      門前史孝,磯部公一,江川拓也
    • 雑誌名

      地盤工学会北海道支部技術報告集

      巻: 第59号 ページ: 137-144

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Instability of residences founded on volcanic cohesive soils during the 2016 Kumamoto Earthquake2018

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuhara, H. Watanabe, K. Kobayashi, M. Yoshimi, Y. Arai, S. Hosoya, M., S. Tajiri, and S. Murakami
    • 雑誌名

      Lowland Technology International

      巻: 19/3 ページ: 205-216

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultimate lateral resistance of piles group in clayey soils against various directions of ground movement2018

    • 著者名/発表者名
      Quang N. Pham, Satoru Ohtsuka, Koichi Isobe and Yutaka Fukumoto
    • 雑誌名

      Proc. of first Vietnam Symposium on Advances in Offshore Engineering

      巻: 5/16 ページ: 408-414

    • DOI

      10.1007/978-981-13-2306-5_57

    • 査読あり
  • [学会発表] 火山灰質粘性土の繰返し軟化2019

    • 著者名/発表者名
      安原一哉
    • 学会等名
      土木学会西部支部研究発表会
  • [学会発表] 平成28年熊本地震による益城町火山灰質粘性土地盤での宅地擁壁被害の特徴2019

    • 著者名/発表者名
      松嶋和希, 村上 哲, 櫨原弘貴,野見山 陽
    • 学会等名
      土木学会西部支部研究発表会
  • [学会発表] 益城町火山灰質土地盤の黒ボク、赤ボク、灰土の層厚分布の推定2019

    • 著者名/発表者名
      野見山 陽, 村上 哲, 櫨原弘貴
    • 学会等名
      土木学会西部支部研究発表会
  • [学会発表] 過圧密比が異なる粘性土における非排水繰返しせん断後の沈下量評価2019

    • 著者名/発表者名
      関根優介,仙頭紀明
    • 学会等名
      土木学会東北支部技術研究発表会
  • [学会発表] 細粒分が卓越した疑似粘性土堤防の強度評価の注意点2019

    • 著者名/発表者名
      小高猛司,李 圭太,久保裕一,石原雅規,中山雄人
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] 正規圧密自然堆積粘土の繰返しせん断による沈下に及ぼす構造の影響2019

    • 著者名/発表者名
      久保裕一,小高猛司,李 圭太,田中貴之
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] Cyclic degradation of volcanic ash cohesive soil2019

    • 著者名/発表者名
      K. Yasuhara, M. Watanabe, K. Kobayashi, Y. Arai, and M. Hyodo
    • 学会等名
      7th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Seismic shear behavior of clayey volcanic soil in residential area damaged by the 2016 Kumamoto earthquakes in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Kazama,J. Kim and S. Sato
    • 学会等名
      7th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis for wide-area land subsidence of Kashiwazaki Plain due to the 2007 Niigata-ken Chuetsu-Oki earthquake2019

    • 著者名/発表者名
      Satoru Ohtsuka, Koichi Isobe and Yutaka Fukumoto
    • 学会等名
      7th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Reactive Measure Effects on River Dyke Instability and Adjacent Residences on Soft Clay Deposits after the Tohoku-Pacific Ocean Earthquake of 20112018

    • 著者名/発表者名
      Yasuhara、K., Yang, X. S., Horikawa, T., and Yamane, H.
    • 学会等名
      1st International Conf. on Press-in Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Ultimate lateral resistance of piles group in clayey soils against various directions of ground movement2018

    • 著者名/発表者名
      Quang NPham, Satoru Ohtsuka, Koichi Isobe and Yutaka Fukumoto
    • 学会等名
      First Vietnam Symposium on Advances in Offshore Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Seismic amplification of clay ground and long-term consolidation after earthquake2018

    • 著者名/発表者名
      Hatanaka, Y. and Isobe, K.
    • 学会等名
      Proceedings of the 9th International Conference on Physical Modelling in Geotechnics
    • 国際学会
  • [学会発表] Multi-directional Cyclic Shear Induced Pore Pressure and Settlement of Undisturbed Clay2018

    • 著者名/発表者名
      Matsuda, TT. Nhan, H. Sato and H. Hara
    • 学会等名
      Proc. Eleventh U.S. National Conference on Earthquake Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of Multi-directional Cyclic Shear on the Secondary Consolidation of Saturated Clay2018

    • 著者名/発表者名
      TT. Nhan, H. Sato, H. Matsuda, H.T.S. Huong, Q. Thien and T. N. Tin
    • 学会等名
      Eleventh U.S. National Conference on Earthquake Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of undrained cyclic shear and Atterberg’s Limits on the secondary consolidation of soft soils2018

    • 著者名/発表者名
      Tran Thanh Nhan, Hiroshi Matsuda, Hoang Thi Sinh Huong, Hidemasa Sato, Do Quang Thien, Duong Phuoc Huy, Nguyen Van Thien, Lai Phuoc Thanh Hoai, Vo Thanh Men, Tran Thi Anh Dai and Nhu Viet Ha
    • 学会等名
      4th International Conference, VIETGEO 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatial Distribution of Volcanic Ash Soil Layers in Mashiki Town, Kumamoto2018

    • 著者名/発表者名
      Nomiyama,H., Murakami,S. , Hirata,R..
    • 学会等名
      International Symposium on Lowland Technology (ISLT 2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 火山灰質粘性土の繰返し劣化に基づく住宅基礎地盤の地震時変状の考察2018

    • 著者名/発表者名
      安原一哉,渡邉大樹,小林 薫,鹿住大輔,兵動正幸,馬場敏和
    • 学会等名
      第61回地盤工学シンポジウム
  • [学会発表] 火山灰質粘性土の繰返し劣化に基づく住宅基礎地盤の地震時不安定性評価2018

    • 著者名/発表者名
      安原一哉,渡邉大樹,小林 薫,鹿住大輔,兵動正幸,馬場敏和
    • 学会等名
      第15回日本地震工学シンポジウム
  • [学会発表] 2016年熊本地震で被害を受けた地地盤における火山灰質粘性土の地震時せん断挙動について2018

    • 著者名/発表者名
      泉谷聡志,加村晃良,金鍾官,佐藤真吾,風間基樹
    • 学会等名
      第15回日本地震工学シンポジウム
  • [学会発表] 2度にわたる大規模地震でも完全崩壊しなかったEPS 盛土:熊本地震被災事例からの教訓2018

    • 著者名/発表者名
      安原一哉,小浪岳治,種市敬一,窪田達郎,塚本英樹
    • 学会等名
      第33回ジオシンセティックスシンポジウム
  • [学会発表] 繰返し荷重を受けた火山灰質粘性土の強度と剛性の劣化とその評価2018

    • 著者名/発表者名
      安原一哉,渡邊大樹,小林 薫,吉見雅行,荒井靖仁,掛川智仁,佐藤恭兵,新垣 芳一
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] 2016年熊本地震における益城町の滑動崩落について2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤真吾,松下一樹,風間基樹,泉谷聡志,坂本忠一,箱嶋 斉
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] 粘土の繰返しせん断後沈下に及ぼす撹乱の影響について.2018

    • 著者名/発表者名
      佐藤秀政,Tran Thanh Nhan, 原 弘行, 松田 博
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] Group effect on ultimate lateral resistance of piles against uniform ground movement2018

    • 著者名/発表者名
      Quang N. Pham, Satoru Ohtsuka, Yutaka Fukumoto and Koichi Isobe
    • 学会等名
      地盤工学会第53回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] 繰返し荷重を受けた火山灰性粘性土の強度と剛性の劣化特性2018

    • 著者名/発表者名
      安原一哉,小林 薫,渡邉大樹,荒井靖仁,佐藤恭兵,兵動正幸,小川正宏,馬場敏和
    • 学会等名
      第73回土木学会年次学術講演会
  • [学会発表] 地震を受けた軟弱粘性土地盤の沈下挙動に関する研究2018

    • 著者名/発表者名
      仙頭紀明,鈴木雄大
    • 学会等名
      土木学会第73回年次学術講演会
  • [学会発表] Cokriging法による益城町における火山灰質土地盤の層構造の空間分布推定2018

    • 著者名/発表者名
      野見山陽,村上哲,櫨原弘貴
    • 学会等名
      土木学会第73回年次学術講演会
  • [学会発表] 粒度の異なる砂と粘土の混合土の非排水繰返しせん断特性2018

    • 著者名/発表者名
      兵動正幸,坂口勇人,小川正宏,渡邊学歩
    • 学会等名
      土木学会第73回年次学術講演会
  • [学会発表] 粘性土の繰返し軟化を関連づける損傷パラメータ:過剰間隙水圧か?両振幅ひずみか?2018

    • 著者名/発表者名
      安原一哉,鹿住大輔,渡邊大樹,小林 薫
    • 学会等名
      第16回地盤工学会関東支部研究発表会

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公開日: 2019-12-27  

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