| 研究課題/領域番号 |
25249064
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
野田 利弘 名古屋大学, 減災連携研究センター, 教授 (80262872)
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| 研究分担者 |
浅岡 顕 公益財団法人地震予知総合研究振興会, 地震防災調査研究部, 副首席主任研究員 (50093175)
中井 健太郎 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60402484)
山田 正太郎 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70346815)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 地震防災 / 地震応答解析 / 不飽和土 / サクション / 閉封飽和域 / 液状化 / 締固め / 複合災害 |
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| 研究実績の概要 |
①不飽和状態にある堤体の地震後の水位上昇現象の再現
浸透条件下での地震応答解析を実施し，堤体の圧密沈下に伴う閉封飽和域の形成過程の再現とともに，地震前～地震後の浸潤面の変動について検討した結果，①地震後に盛土内の水位が上昇するため，元々の地下水位が高いと盛土内に浸潤線が現れること，②一度上昇した水位は，地表面および盛土表面に設定した全水頭境界によって地震後に時間をかけて元の位置に戻ること，などを示した．東日本大震災において被災後に実施された河川堤防の調査から，被災断面の堤体下部に地下水面が存在しているのに対して，無被災断面の堤体下部には地下水面が存在しないことが随所で確認されており，地下水面と被災の程度が議論されている．本解析結果で示す地震後に堤体内に見られた上に凸の浸潤面は，従来の考え方のように地震前にその状態にあったのではなく，地震動によって現れた可能性を新たに指摘した．
②入力振動数の違いに着目した盛土造成斜面の1G場振動台実験
地震時における盛土造成斜面の変状メカニズム解明の一環として，振動数の影響を確認した．その結果，模型地盤の固有振動数と等しい振動数が入力された場合は，入力加速度の増加に伴って，盛土中央部～上部において，盛土材の塑性変形が徐々に進展して剛性低下（水の湧き出しを伴う流動）を引き起こし，部分的な不連続面が形成されること，さらに入力加速度が大きくなると，不連続面が連続した大きなすべり面が形成されて全体破壊に至ることを示した．一方で，固有振動数とは異なる振動数が入力された場合は，所定の加速度までは盛土部は一様に揺れてほとんど変形しないが，一定以上の加速度が入力された時点で，慣性力によって一気に全体破壊が生ずることがわかった．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
①不飽和砂・シルト供試体の室内力学試験の実施と解析コードの検証・高度化
②東日本大震災の被災事例を対象にした不飽和土構造物・埋立地の変形・崩壊メカニズムの解明
③振動台模型実験の実施
④海溝型強震動の効果，洪水との複合災害シナリオ時の不飽和土構造物の挙動の把握
①に関しては，昨年度から引き続き，実験精度向上のための工夫を進めるとともに，実験データの蓄積を進めることができた．また，構成式にサクションの効果を組み込み，各種条件下で実施した実験結果との対比からその効果を検証している．今後さらに検証を進め，構成式にサクションの効果を導入する必要性および現状の導入方法の妥当性の確認を進める．②④に関しては，特に河川堤防を対象とした複数の地震応答解析を実施した．研究実績でも示したように，従来の考え方では説明することのできていない現象に対して，その発生メカニズムを明確にするとともに，新たな知見を付する成果が得られている．③に関しては，同条件で複数回の実験を行うことで，実験結果の信頼性・再現性を高めることができた．また，入力振動数の違いによって造成斜面の崩壊モードが大きく異なるといった新しい知見も得られており，加速度増幅率という新たな指標の有効性も見出した．以上のように，新しい知見とともに工学的に有用な成果も得ることができており，概ね順調に進展していると自己評価している．
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| 今後の研究の推進方策 |
①不飽和土供試体の室内力学試験の実施と解析コードの検証： 不飽和三軸試験機を用いて，サクションを有する土供試体の「繰返し動的載荷試験」を実施する．液状化・締固め挙動に与える影響を把握するために，サクション程度，排水・排気条件の違いなどを系統的に変える．要素試験を初期値・境界値問題と捉える立場で注意深く分析し，三相系の解析手法・サクション効果を導入した構成式の妥当性を検証する．
②振動台模型実験と空気～水～土骨格連成有限変形計算の実施： 初期状態・境界条件が明確な条件下で振動台模型実験を行い，解析結果の妥当性評価に役立てる．特に崩壊メカニズムが十分には把握されていない造成宅地盛土を対象とし，空気～水～土骨格連成有限変形計算結果との比較から，その崩壊メカニズムを解明する．盛土部の締固め度や浸潤面位置，入力地震動の違いが，地震被害に及ぼす影響を検討し，その成果をもとに，適切な耐震対策や補強工法の提案を行う．
③海溝型強震動の効果，洪水との複合災害シナリオ時の不飽和土構造物の挙動の把握： 産・官との連携を取りながら，各種地盤～構造物系の静的／動的空気～水～土骨格連成有限変形解析を実施し，各種重要構造物の耐震性を再評価するとともに耐震強化ポイントを抽出する．具体的評価地点の候補としては，(1)名古屋港埋立護岸，(2)NEXCO中日本の軟弱地盤上高速高盛土，(3)製鉄会社が有する煙突やコークス炉などの大型重要施設，(4)愛知県内の大規模造成宅地盛土，などが挙げられる．
④研究成果のとりまとめと性能設計開発・実施における本解析技術の利用法の検討： 研究成果の1つを例に挙げて，本解析技術でしか果たすことができない役割と位置づけを整理し直し，構造物の管理者や設計者の実務に活かされる具体的道筋を示すために，実務における本解析技術の利用法を検討し，人工地盤・土構造物の耐震設計法への提案を目指す．
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