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図-3.15 変動水圧と過剰l間隙水圧の関係
図-3.16は、 それぞれの成分が卓越する場合の過剰間隙水圧の挙動と液状化について描い たものである。 圧縮応力による過剰間隙水圧Umは海底面の水圧変動に対して弾性的に応
答するから、 液状化は図-3.16(a)に示すように、 個々の波に対応して短時間ではあるが 繰返し何度も発生する。 また、 液状化が起こる間で、 地盤を高密度化するような力も作用 する。 一方、 せん断応力による過剰間隙水圧は、 地震時の液状化と同様に、 繰返し波数と
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pore pressure
Densifica↑ion excess pore pressure
図- 3.16 過剰間隙水圧の挙動と液状化パターン
ともに残留していき、 図-3.16(b)に示すように、 波浪の繰返し作用によって過剰間隙水 圧が徐々に増加しある繰返し波数に達した時点で発生する。 このように、 どちらの成分が
卓越するかによって、 液状化のが発生する状況が著しく異なっている。 したがって、 本論 文では、 これらを明確に区別する意味で、 前者を変動過剰間隙水圧、 後者を残留過剰間隙 水圧とよぶことにする。
3. 9本章の結論
本章では、 波浪による過剰j間隙水圧の発生機構と液状化現象について理論的に考察した。
得られた結論は以下のとおりである。
( 1 )海底地盤に作用する波浪による力には、 物体力の一つである浸透力と表面力である 圧縮およびせん断応力がある。 両者によって引き起こされる地盤中の有効応力の変動は、
過剰間隙水圧の概念、を導入することによって統一的に説明される。
( 2 )波浪によって発生する海底地盤中の過剰間隙水圧は、 基準圧力を静水圧にとると、
地盤中の水圧変動量と海底地盤表面の水圧変動量の差で表される。 また、 過剰l間隙水圧は 本論文で変動過剰間隙水圧とよぶ繰返し圧縮応力による成分と、 残留過剰間隙水圧とよぶ
53一
繰返しせん断応力による成分の和で表される。
(3)変動過剰間隙水圧は、 間隙水中に含まれる極めてわずかな気泡によって海底地盤表 面の水圧変動がそのまま地盤中に伝播しないことにより発生するもので、 波浪の進行にと
もなう海底面の水圧変動に応答して周期的に変動する。 一方、 残留過剰間隙水圧は、 繰返 しせん断応力によるダイレタンシーに起因するもので、 繰返し波数の増加にしたがって地 盤中に徐々に残留 ・ 蓄積していく。
(4)液状化の発生ノマターンには2種類ある。 変動過剰間隙水圧が卓越する場合、 個々の 波に応答して短時間ではあるが繰返し何度も液状化が発生する。 残留過剰間隙水圧が卓越 する場合、 地震時の液状化と同様、 過剰間隙水圧が徐々に増加しある繰返し波数に達した 時点で液状化が発生する。
(5)過剰間隙水圧によって引き起こされる地盤中の有効応力に関する従来の平衡方程式 は、 波浪の進行方向の底面水圧変動の分布を無視した近似式 である。 二次元的な取り扱い
を行う場合には、 有効応力に関する平衡方程式は、 厳密には、 式 (3.32) で表される。
(6)波浪によって発生する過剰間隙水圧を統一的に表す基礎方程式 (3.40) を導いた。
この方程式は、 一般の不規則波に対しても適用可能である。
(7)以上の考察をもとに、 波浪による液状化の発生規準を提示した。
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