飽和砂地盤の液状化対策としての薬液注入工法の適用性に関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650547
• Research Institution: Tohoku Gakuin University
• Principal Investigator: 飛田 善雄 東北学院大学, 工学部, 教授 (40124606)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 京谷 孝史 東北大学, 工学研究科, 助教授 (00186347) ; 山口 晶 東北学院大学, 工学部, 講師 (30337191) ; 中沢 正利 東北学院大学, 工学部, 教授 (20198063) ; 吉田 望 (株)応用地質, 地震防災センター, 主任研究員
• Keywords: 薬液 / 注入 / 液状化 / 浸透破壊 / 構成モデル / 均質化手法 / 繰り返し3軸試験 / 有限要素法

Research Abstract

薬液注入により固結した砂地盤が強震時の液状化に対して大きな抵抗を示すことはよく知られるようになってきており,実際に現場での応用が開始されている.しかし,薬液により固結した砂がなぜ液状化に対して大きな抵抗を示すのか,その力学的性質をとのように記述すればよいのか,地盤の震動解析時にどのように組み込めばよいのかなどの基本的事項は解決されていない、このような事項の解明を目的として研究を行っている.平成14年度の主要な結果は以下の通りである.
(1)薬液濃度を変えた供試体に対して,繰り返し3軸試験による液状化試験を実施した.3%程度の濃度の薬液を利用した場合,ダイレイタンシー特性が薬液固結体では変化し,そのために液状化抵抗が増加することがわかった.さらに低濃度の場合には,供試体の自立が困難であり,有意な結果を得るには至らなかった.
(2)低濃度の薬液の場合には,力学的挙動の改良というよりも,透水性の低下により,間隙水の流動に起因するカタストロフィックな破壊が生じないため,液状化強度が上昇するという考えの元に,クイックサンド試験を行い,低濃度であっても,間隙水の流れに対する抵抗が大きく上昇することを確認した.
(3)現行の暫定的基準は,一軸圧縮強度を中心に考えているために,薬液固結体ではこの基準を満足できない場合が多い(高濃度の場合は不経済となる).このため,強度の条件を満足するセメント溶液の注入実験を行い,脈動を与えた注入の有効性を確認した.
(4)薬液固結体は極めて複雑な配置を有する材料であるために,従来の均質化手法ではそのマクロ的性質をミクロの性質から求めることはかなり難しい.このため,どのようにして均質化手法を適用するかについての基本的な考察を行った.薬液固結体の構成モデルの定式化については,研究途中であり,具体的な定式化には至っていない.

Research Products

• [Publications] Kenjiro Terada: "Image-based modeling and analysis of microstructures for two-scale problems in geomechanics"International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 26. 273-297 (2002)
• [Publications] 飛田善雄: "増分非線形構成モデルの数学的構造・定式化と主応力回転時の挙動の検証"土木学会応用力学論文集. 5. 295-306 (2002)
• [Publications] K.Kaneko, T.Kyoya: "Quasi-static global-local analysis of highly fissures rock mass"Proceedings of 3rd. Korea-Japan Symposium on Rock Engineering. 131-138 (2002)
• [Publications] 山口晶, 仙頭紀明, 風間基樹, 飛田善雄: "原位置試料を用いた埋立人工島のハイブリッド地震応答実験"第11回日本地震工学シンポジウム論文集(口頭発表). 791-796 (2002)
• [Publications] 山口晶ほか3名: "沖積粘土のせん断強度と埋立材が埋立人工島の液状化被害に与えた影響"第37回地盤工学研究発表会(口頭発表). 1969-1970 (2002)
• [Publications] 中沢正利, 最上和美: "均質化法を用いたマルチスケール構造解析に関する理論展開"東北学院大学工学部研究報告. 27・1. 43-49 (2002)
• [Publications] 山口 晶: "粘土層のせん断強度と埋立て材料の違いが埋立地の地震時挙動に与えた影響"東北学院大学工学研究報告. 27・1. 59-64 (2002)
• [Publications] 山口 晶: "地震による地盤変形量を予測する新しい実験手法の開発"東北学院大学工学研究報告. 27・1. 83-88 (2002)
• [Publications] 田口 真, 山口晶: "繰り返し三軸試験機を用いた低濃度薬液改良砂の改良メカニズムの検討"土木学会東北支部技術研究発表会講演概要(口頭発表). 360-361 (2003)
• [Publications] 相原光貴, 山口晶: "初期せん断を有する地盤の地震中及び地震後に発生する流動変形に関する研究"土木学会東北支部技術研究発表会講演概要(口頭発表). 392-393 (2003)
• [Publications] 斎藤華, 飛田善雄: "低濃度薬液改良地盤の浸透破壊パターンに関する研究"土木学会東北支部技術研究発表会講演概要(ロ頭発表). 362-363 (2003)
• [Publications] 駒林 徹, 飛田善雄: "セメントを用いた脈動注入が地盤改良効果に与える影響"土木学会東北支部技術研究発表会講演概要(口頭発表). 364-365 (2003)