| 研究課題/領域番号 |
19K04604
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
仙頭 紀明 日本大学, 工学部, 教授 (40333835)
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| 研究分担者 |
海野 寿康 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (50570412)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 液状化 / 遅れ破壊 / 非液状化層 / 過剰間隙水圧 |
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| 研究実績の概要 |
令和2年度は、前年度に実施した可撓コラム試験装置の改良を実施した。可撓コラムに用いたフレキシブル塩ビパイプは、コンプライアンスが大きいために、供試体を等体積条件に保つことができず、過剰間隙水圧の上昇が抑制され液状化しなかった。そこで、内径19cm、高さ5cmの厚肉塩ビパイプを積み重ね、各パイプの接続部側面をシリコンゴムでシールした。実験では、飽和した厚さ100cmの緩い砂層に厚さ10cmの非液状化層（粘土）を載せた条件で装置下部をハンマーでたたき衝撃を与えた。その結果、改良した装置でも液状化しておらず、シール材からの漏水等もあって過剰間隙水圧が消散し被圧状態を保つことができなかった。そこで、可撓コラムにおける実験を中断し、可撓性がないコラムを振動台に設置し加振して液状化させる方法に変更して実験を行うこととした。
装置は、高さ50cm、内径19cmのアクリルパイプを用い、3段重ねとした。
砂層厚さは120cmとし10cm厚さの非液状化層（粘土）を載せた条件とした。実験ケースは、粘土の剛性が非液状化層の上下方向の変形追随性に影響すると考え、含水比を調整して粘土の剛性を調整し、粘土の剛性が高いケース1と低いケース2を実施した。最大加速度100galの sin波（周波数5Hz）を1分間加振した。その結果、砂層は液状化し、高い被圧状態に達し、当初の課題を改善することができた。粘土の上下方向の変形追随性に着目すると、追随性の高いケース2では、粘土が沈下することで、ケース１と比べて高い過剰間隙水圧を示し、より深い位置まで液状化した。さらに砂層上部は過剰間隙水圧が一旦消散した後、砂層下部からの過剰間隙水圧消散に伴う圧力の伝搬により再び液状化する現象が観測された。これにより、非液状化層は側面からの漏水を防ぎつつ、上下方向の変形を拘束しないモデル化が必要であることがわかった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究の進捗は若干遅れている。その理由として、当初装置として用いた可撓コラムは、装置自体のコンプライアンスが低いため、装置の改善に取り組む必要があった。この改善に取り組んだものの、変形追随性が高く、かつ、漏水をしないような構造を安価に構築することは難しいと判断した。そこで方針を変更し可撓性のないコラムを振動台にのせて加振する方法に変更した。これらの改善と方針の変更に伴い、予想以上に時間を要したことで、令和2年度に実施予定であった液状化した地盤の時間遅れを再現する模型振動実験は実施することができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度に実施した装置の改良及び方針を変更した実験装置によって、緩い砂層に非液状化層を載せた条件の実験を通して、非液状化層のモデル化に求められる条件が明らかになった。その知見をフィードバックした模型振動実験を令和3年度に実施する。液状化に伴う時間遅れを伴った模型振動実験は、国内外でも成功例が限られており、実施においては試行錯誤が予想される。そのため、実施が比較的容易でかつ費用を低く抑えることができる重力場の小型模型振動実験を行うことで、実験回数を増やすことができる。ただし、小型模型を用いるには、低い拘束圧における地盤の応力-ひずみ関係を拘束圧が大きい実地盤のそれと整合させなければならないため、砂層の密度を低く調整した実験を実施することとする。これらの実験を通して、まず重力場において時間遅れを伴う破壊現象の再現を目指す。さらに、重力場実験で得られた知見を踏まえて、十分な準備を行った上で遠心載荷実験を実施することを目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初装置として用いた可撓コラムは、装置自体のコンプライアンスが低いため、装置の改善に取り組む必要があった。この改善に取り組んだものの、変形追随性が高く、かつ、漏水をしないような構造を安価に構築することは難しいと判断した。そこで方針を変更し可撓性のないコラムを振動台にのせて加振する方法に変更した。これらの改善と方針の変更に伴い、予想以上に時間を要したことで、令和2年度に実施予定であった液状化した地盤の時間遅れを再現する模型振動実験は次年度に実施することにした。そのため、模型振動実験のために計上していた費用を残して次年度にまとめ支出することとした。
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