【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】14350250 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シルト / 地震 / 側方流動 / 模型実験 / 傾斜地盤 / 過剰間隙水圧 / 時間依存性 / タイヤチップスドレーン / 液状化 / 剛性劣化 / 排水履歴 / 側方変位 / 鉛直変位 / 対応策 / グラベルドレーン / シルト質土 / 剛性低下 / 変状低減

【研究成果の概要】

本研究では、地震時におけるシルト地盤の液状化及び側方流動のメカニズムを解明するために傾斜地盤を想定した模型試験を行ったまた、併せて砂地盤との比較も行なって考察を加え、シルト質土の液状化と液状化後挙動の変形特性を明らかにした.その結果、以下のようなことが明らかになった.
1.模型実験によるシルトの液状化特性
1)新たに開発した振動負荷型堆積装置(ホッパー)により、シルトの液状化挙動を調べるための必要な緩く均質な模型地盤を作製することが可能になった.
2)シルト地盤の液状化後の側方変位と鉛直変位は傾斜角の増加に伴い大きくなるが、その絶対量は砂に比べると小さい.
3)シルト地盤の液状化後の側方変位と鉛直変位は長期的に変化する特徴がある.この点が砂の液状化後挙動と異なる点である.
2.数値解析による検証
液状化前後の変形係数(剛性)の低下を関係づけることのできる間隙水圧モデルの定式化を行ない、これを取り入れ液状化後の変形予測FEMプログラムを構築した。また、これを用いた数値計算を行なって、実験結果と対応させたところ両者に良い一致が見られた.
3.シルトの液状化および液状化後変状に対する対応策
1)液状化および液状化後の変形の対応策としてタイヤチップスドレーン工法の効果を模型試験で検証した結果、(1)側方・鉛直変位量の低減に有効であること、また、(2)通常用いられているグラベルドレーン工法と同等の効果があることが確認できた.このことから、タイヤチップスドレーン工法は経済的な液状化対策工法であることが分った。
2)上記の数値解析によれば、グラベルドレーンを敷設したシルト地盤の側方変位の予測が可能となることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】11,400千円 (直接経費: 11,400千円)

【研究分野】構造工学・地震工学

【研究領域課題番号】13555135 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

液状化 / 側方流動 / ライフライン / 地震 / 防災 / 地震災害 / 被害予測

【研究成果の概要】

液状化地盤の側方流動は,一般的に100m四方の広範囲の地域にわたって生ずることから,地盤・地形条件および護岸条件などの大量の情報を効率的かつ統一的に処理してデータベースを構築し,これをもとに広域に及ぶ地盤変位を精度よく推定することが必要である.
本研究では,1)既存の研究成果を発展させて地盤変位の予測手法と側方流動が構造物や埋設管路に与える影響の予測手法の確立を図るとともに,2)地盤変位の予測およびライフライン施設の予測に向けて広域に亘る地盤・地形情報,護岸構造に関する情報および構造物や埋設管路等の位置と種別に関する情報の統一的データベースの構築方法に関する研究を行った.さらに神奈川県防災局の協力を得て川島市の埋立人工島3島の地盤条件と護岸構造情報のデータベース化を行い,液状化と側方流動の予測を行った.
地盤変位の予測手法に関しては,傾斜地盤における流動および護岸移動に起因する流動の双方について側方流動発生のメカニズムを重力場および遠心載荷場における模型地盤の流動実験により明らかにした.既往地震における流動地震における流動事例に分析結果と実験結果を統合することにより,側方流動量の予測手法を開発した.
側方流動による地盤変位と地盤ひずみに対する埋設管路の被害予測システムを開発した.兵庫県南部地震等の既往地震において実測された地盤変位と分布および水道管路の被害状況と予測システムによる推定結果を比較することによりシステムの有効性を検証した.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】10,400千円 (直接経費: 10,400千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】06302046 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

軟弱地盤 / 地震時変形 / 液状化 / 永久変位 / 側方流動 / 地震 / 水平変位

【研究成果の概要】

本研究では、まず三陸はるか沖地震・釧路沖地震・兵庫県南部地震などで発生した地盤変状被害に対し事例研究を施した。次に、三軸圧縮試験・中空ねじりせん断試験・リングせん断試験装置を用いて砂質土の変形メカニズム解明のための実験を行った。その結果、それぞれの土構造物ごとに変形を支配する特有のメカニズムが存在し、解析を行う際それらを的確に抽出し対処することが望ましいことがわかった。特に、兵庫県南部地震で被害を受けた神戸ポートアイランドで採取されたレキ粒径を含む砂質土に対しては三軸圧縮試験を実施した結果、堆積構造によって変形特性が異なること、5%程度の大きなひずみを与えた後で除荷をすると一挙に間隙水圧が上昇し容易に液状化が発生すること等が判明した。地盤の動的挙動に関しては振動台による模型実験を実施し、特に埋設菅の浮き上がりについてはその量が周辺地盤のまわりこみに大きく依存していることを見い出し、それを抑制するための工法を案出しモデル実験でその検証を行った。地盤の側方流動の変形解析法については、一般式をエネルギー原理に基づいて誘導し、種々の境界条件を有する問題に適用できるようにした。この解析法により、矢板で防御された河川敷が盛土荷重によってどのように変形するのかを考察した。その結果、地盤の広い範囲を網羅した地盤の流動についてこの解析法の有効性が検証された。

【研究種目】総合研究(A)

【研究期間】1994 - 1995

【配分額】14,500千円 (直接経費: 14,500千円)