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(1) 空気注入時の地盤および構造物の変状メカニズムの解明と合理的な注入方法
遠心模型実験装置を用いて水平地盤に空気を注入し、その際の水圧分布、飽和度分布を測定することにより、空気注入中の水圧、サクション、飽和度の地盤内分布と注入圧の関係を明らかにした。また注入前後に地盤表面沈下量の横断分布を2軸貫入装置を用いて連続的に測定し、数地点においてコーン貫入試験を行うことにより、貫入抵抗の変化から地盤のゆるみ領域を特定した。また、水-空気の二相流解析を行い、特に地盤中の水圧と空気圧分布の予測を行った。以上より、次のことが明らかとなった。すなわち、
・ 注入空気圧が静水圧+10kPa程度までの範囲では、空気注入中の地盤内のサクション編著句方向にほぼ一定である。
・ サクションが有効度被り圧に近くなった地点から地盤がゆるみ始める。
・ 二相流解析によって地盤内のサクションをシュミレートできる。
(2) 不飽和化による液状化対策効果の発現メカニズム
部分的に不飽和化した地盤の動的遠心模型実験を行い、飽和-不飽和の境界領域での水圧相互作用をある程度解明した。境界領域における水圧相互作用への影響要因は、透水係数、地震継続時間、液状化した飽和領域砂の体積圧縮係数、不飽和領域の間隙の圧縮性(飽和度、全応力)、飽和領域の幅であると考えられ、これらの影響要因のうち、不飽和領域での体積圧縮による吸水量を変化させた実験を行った。その結果、飽和度90%で幅が2mの不飽和領域の存在により、周辺の不飽和領域内のある程度範囲で液状化強度が増加することがわかった。
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