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

2003 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 / セメント溶液 / ダイレイタンシー / 構成モデル / 液状化 / 繰り返し3軸 / 浸透破壊

Research Abstract

薬液により固結した砂地盤が低濃度で固結体の強度が大きくなくても,液状化に対して大きな抵抗を示すことは良くられている.しかし,その抵抗がどのようなメカニズムによって発揮されるのかについての総合的研究は見られない.そのため,低濃度薬液で処理した砂供試体について,3軸繰り返し圧縮試験を実施した.薬液固結体が液状化に対して大きな抵抗を示すとしても,実務における管理基準が1軸圧縮強度で規定される場合には,薬液固結体では所定の強度を満足させることができない.そこで,セメント溶液を対象とする室内注入実験についても研究を進め,注入工法による液状化抵抗の増加についてより対象を広げ,研究を行った.平成15年度の主要な結果は以下のとおりである.
(1)低濃度で処理した薬液固結体の液状化抵抗メカニズムを3軸試験機を用いて繰り返し試験を実施し,その有効応力経路とヒステリシス挙動から詳細な考察を加えた.ダイレイタンシーにも改善が見られるものの,液状化抵抗をもたらす基本的メカニズムは,透水性の低下に伴う破壊パターンの変化と考えられる.
(2)地震後の緩斜面の流動を解析するために,密度依存性・有効拘束圧依存性を表現する構成モデルの定式化を行い,間隙水が注入されるときの挙動の再現を試みた.詳細部分は若干のパラメータ修正が必要となるものの基本的挙動は表現できた.
(3)液状化現象において大きな被害をもたらすものは,流動と大きな沈下である.特に,流動に着目して間隙水が流入する際の挙動を実験し,2003年に起きた宮城県北部連続地震の際に崩壊した河南町斜面より試料を採取し,豊浦砂の挙動との比較を行い,河南町斜面の土の方が流動しやすい傾向が見られた.
(4)セメント溶液による注入実験を行い,固結体の強度が十分に発揮されることおよび,溶液の粘性が大きセメント溶液の場合には,脈動注入の方が効率的な注入形態であるとする実験結果を得た.
このような研究実績を,平成13年度,平成14年度に得られた業績さらに関連する研究業績も含め,報告書として取りまとめた.

Research Products

• [Publications] 飛田善雄, 山口晶, 藤井伸晃, 金原瑞男: "工学材料の異方的挙動の簡易な表現方法:修正応力法の地盤材料への適用"土木学会応用力学論文集. Vol.6. 407-418 (2003)
• [Publications] 飛田善雄, 山口晶, 金原瑞男, 苅場悠祐: "2003年宮城県北部連続地震における鳴瀬町浜市地区の液状化調査報告"東北学院大学環境防災工学研究所紀要. 15号. 75-87 (2004)
• [Publications] 菊池睦月, 星直樹, 飛田善雄, 山口晶: "繰り返し3軸試験機を用いた液状化抵抗メカニズム"土木学会東北支部技術研究発表会,講演概要. 346-347 (2004)
• [Publications] 佐藤かおり, 安藤匡, 飛田善雄, 山口晶: "間隙水流入時の砂のせん断変形挙動"土木学会東北支部技術研究発表会,講演概要. 356-357 (2004)
• [Publications] 新田, 安藤, 佐藤, 山口, 飛田: "繰り返しせん断履歴が間隙水流入時のダイレイタンシー特性に与える影響"土木学会東北支部技術研究発表会,講演概要. 396-397 (2004)
• [Publications] 渡部, 菅野, 山田, 飛田, 山口: "セメント溶液における一定振幅繰り返し注入の効果"土木学会東北支部技術研究発表会,講演概要. 400-401 (2004)