液状化した土の変形特性・流動性の評価－液状化研究の第２ステージへの展開－

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23246086
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 風間 基樹 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20261597)
• 研究分担者: 森田 年一 群馬工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (10353236) ; 山口 晶 東北学院大学, 工学部, 准教授 (30337191) ; 飛田 善雄 東北学院大学, 工学部, 教授 (40124606) ; 中村 晋 日本大学, 工学部, 教授 (40307806) ; 渦岡 良介 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 教授 (40333306) ; 仙頭 紀明 日本大学, 工学部, 准教授 (40333835) ; 豊田 浩史 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90272864)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 液状化 / 残留変形 / 変形特性 / 流動生評価 / 変形特性のモデル化 / 繰返しせん断

研究実績の概要

本研究の目的は，液状化した後の土の残留変形特性やその後の流動性について，本格的体系的な研究を行うことにある．
土の液状化に至る過程やその後の変形のしやすさは，その土が繰返しせん断を受けたときに現在の密度からどこまで体積収縮できるかどうかにかかっている．その土の最小間隙比を細粒分含有率の異なる様々な土に対して実験的に研究した．独自に開発した試験装置を用いて体積収縮特性を検討するとともに，乾燥状態だけでなく水浸状態や非排水繰返しせん断後の排水の繰返しによって詳しく検討した．その結果，細粒分を多く含む砂質土ほど圧縮性が高く，細粒分の種類や粒子形状等に影響されることを明らかにし，新しい最小間隙比の測定法を提案した．
また，液状化した土の変形特性を左右する土の密度指標について検討した．液状化に至るまでの過程や液状化後の土の靭性を評価できる新しい要素試験方法を提案した．提案した方法は，従来の試験法が液状化の発生までを主に対象にしているのに対して，液状化後の材料のねばりも評価できるものである．
液状化地盤の物性変化を検討するため，高振動数の振動台を用いて振動前・液状化過程・振動後のベーンせん断試験を実施した．拘束圧の影響を吟味するため，遠心力場での実験も試みた．また，回転体中の底部での土砂せん断力・鉛直応力・間隙水圧を測定できるドラム式回転流動試験装置を開発した．この試験機を用いて，様々な土砂の流動性を評価した．
限定的残留変形に留まる液状化からCatastrophic な破壊までをシームレスに表現できる弾塑性構成モデルを検討した．接触状況を考慮した修正応力による異方性の表現に加えて，間隙の大きさも考慮して，除荷時の大きな体積圧縮挙動を表現できるモデルを構築した．また、液状化過程を連続的に解析可能な粒子法に過剰間隙水圧の発生モデルを導入し，一面せん断試験のシミュレーションを行った．

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] 液状化被害調査と室内要素試験から考える液状化特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 豊田浩史, 高田晋, 原 忠, 竹澤請一郎
  • 学会等名: 第14回日本地震工学シンポジウム
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・幕張市）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
• [学会発表] 東日本大震災の液状化被害に見る液状化研究の課題 (2014)
  • 著者名/発表者名: 風間基樹，河井 正，森 友宏，金鍾官，山崎智哉
  • 学会等名: 第14回日本地震工学シンポジウム
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・幕張市）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
• [学会発表] 液状化した土の流動性を対象とした試験装置の作製と検証実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森田年一，髙木聖人
  • 学会等名: 第14回日本地震工学シンポジウム論文集
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・幕張市）
  • 年月日: 2014-12-04 – 2014-12-06
• [学会発表] Variation of Liquefaction Strength during Cyclic Undrained Loading Process (2014)
  • 著者名/発表者名: Toyota, H. and Takada, S.
  • 学会等名: Proceedings of the International Symposium on Geohazards: Science, Engineering and Management (Geohazards 2014)
  • 発表場所: Kathmandu (Nepal)
  • 年月日: 2014-11-20 – 2014-11-21
• [学会発表] 2011年東北地方太平洋沖地震に見る地盤工学の課題 (2014)
  • 著者名/発表者名: 風間基樹
  • 学会等名: 第11回地盤改良シンポジウム論文集
  • 発表場所: 仙台情報産業プラザ（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2014-11-06 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] 砂質土のせん断弾性係数と液状化強度に与える礫粒径の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大森洋介, 豊田浩史, 高田晋
  • 学会等名: 第32回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
  • 発表場所: ハイブ長岡(新潟県・長岡市）
  • 年月日: 2014-11-05 – 2014-11-05
• [学会発表] 細粒分を含んだ土の最小間隙比の現行求め方の問題点について (2014)
  • 著者名/発表者名: 金 鍾官, 河井 正, 森 友宏, 風間基樹
  • 学会等名: 第49回地盤工学研究発表会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県・北九州市）
  • 年月日: 2014-07-15 – 2014-07-17
• [学会発表] 遠心力模型実験による細粒分含有率の異なる砂の沈下特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山崎智哉，風間基樹，河井正，森友宏，金鐘官
  • 学会等名: 地盤工学会特別シンポジウム‐東日本大震災を乗り越えて‐
  • 発表場所: 東京電機大学（東京都・足立区）
  • 年月日: 2014-05-14 – 2014-05-15
• [学会発表] 非塑性細粒分を含む材料の液状化強度・被害の評価に係わる密指標の再考 (2014)
  • 著者名/発表者名: 金鍾官，風間基樹，河井正，森友宏
  • 学会等名: 地盤工学会特別シンポジウム‐東日本大震災を乗り越えて‐
  • 発表場所: 東京電機大学（東京都・足立区）
  • 年月日: 2014-05-14 – 2014-05-15
• [学会発表] 種々の条件が地震時の盛土のり先周辺の残留水平変位に及ぼす影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 河井正，風間基樹，森友宏，野田利弘
  • 学会等名: 地盤工学会特別シンポジウム‐東日本大震災を乗り越えて‐
  • 発表場所: 東京電機大学（東京都・足立区）
  • 年月日: 2014-05-14 – 2014-05-15