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内容. 液状化判定法の検証 2. 細粒分を含む砂の液状化強度評価式の見直し 3. 埋立地で発生した液状化に関する分析 4. 造成年代 ( 液状化履歴 ) に係る遠心模型実験 2

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(1)

地盤の液状化判定法の検証と

高度化に向けた取り組み

独立行政法人 土木研究所

地質・地盤研究グループ

主任研究員 石原雅規

2014/03/19 防災・減災に向けた研究成果報告会 ~東日本大震災から3年~

(2)

2

内容

1.液状化判定法の検証

2.細粒分を含む砂の液状化強度評価式の

見直し

3.埋立地で発生した液状化に関する分析

4.造成年代(液状化履歴)に係る

遠心模型実験

(3)

東日本大震災の液状化に関する課題

• 東京湾北部の最大加速度はそれほど大きくない(200gal程度)が、

激しく液状化した。これは今まで経験したこともない継続時間の長

さと大きな余震が影響したのではないか?

液状化判定法で見逃しがあったのでは!

継続時間や余震の影響は?

• 埋立地の噴砂は、非常に細かいさらさらの砂(シルト)が主体。液

状化判定ではすでに細粒分の効果を考慮(量だけ)しているが、

細粒分の性質により効果が違うのではないか?

細粒分の影響は?

• 埋立地、旧河道等の新しい地盤では液状化被害が顕著であった

が、自然地盤(古い)での液状化は非常に少ない。

造成年代の影響は?

(4)

液状化判定結果と実際の液状化を比較

○197箇所の液状化の有無を確認

○同じ箇所のボーリングデータから液

状化判定を実施

○液状化した箇所はすべて「液状化す

る」と判定(

見逃しは無かった

)⇒

現行の液状化判定法は

、設計等の観

点からは

有効

○液状化しなかったがF

L

≦1となる箇

所(

×空振り

)の多くは、液状化し

た地域の周辺に分布

周辺地域と比較すると相対的に液状

化しにくい地盤

・F

L

の値が比較的大きい

・F

L

≦1となる層厚が薄い

細粒分含有率の影響

地盤の造成年代の影響

が考えられる。 〇液状化せずFL>1となる箇所(△)は、 神奈川県内や千葉県南部など地震動の小 さな地域や群馬県などの比較的地盤の良 い地域に分布。 4

(5)

地盤の強度と液状化の状況

○液状化強度推定式より上(F

L

≦1

の範囲)に液状化した箇所がプロ

ットされており、現行の液状化判

定法と整合していることが確認で

きる。

〇今回液状化判定を実施した箇所は

、比較的弱い地盤の箇所が多く、

換算N値が20を超すような箇所は

比較的少なかった。

0 10 20 30 40 50 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2

地震時せん断応力比,

L

換算N値,

N

液状化あり 近傍で液状化 液状化なし 道路橋示方書の式 (FC = 0 - 10%) 5

(6)

地震動継続時間の影響

0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 時間(秒) 時間(秒) PGA (ga l) 0 10 20 30 40 50 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 10 20 30 40 50 東北地方太平洋沖地震 地震時せん断応力比, L 換算N値, N1 液状化あり 近傍で液状化 液状化なし 道路橋示方書の式 千葉県東方沖地震

○1987年千葉県東

方沖地震(浦安など

東京湾岸等で液状化

が発生。継続時間短

い)と比較。

〇優位な差は確認で

きず。

しかし、液状化の

程度や液状化の範囲

に影響したものとは

考えられる。

6

(7)

細粒分の影響

0 10 20 30 40 50 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 FC = 0 - 10% FC≧0(全データ)

地震時せん断応力比,

L

換算N値,

N

1 液状化あり 近傍で液状化 液状化なし 道路橋示方書の式 FC = 20% FC≧20 FC = 30% FC≧30 FC = 40 FC≧40

○現状の液状化判定

の細粒分の補正と整

〇細粒分の比較的多

い範囲で安全側の評

価をしている可能性

(8)

造成年代の影響

0 10 20 30 40 50 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 0 10 20 30 40 50 0 10 20 30 40 50 全データ 地震時せん断応力比,

L

換算N値,

N

1 液状化あり 近傍で液状化 液状化なし 道路橋示方書の式 古い埋立地 自然地盤 自然地盤

○新しい埋立地(昭

和)、古い埋立地(

昭和以前)、自然地

盤の3種類に分類

〇地震時せん断応力

比の小さい範囲(丸

で囲んだ辺り)の液

状化した箇所が自然

地盤の方が少ない。

(新しい地盤ほど液

状化しやすい)

本検討内容・バックデータは、

土木研究所資料第4280号「東北地方太平洋沖地震における液状化を

踏まえた液状化判定法の検討」に整理

8

(9)

内容

1.液状化判定法の検証

2.細粒分を含む砂の液状化強度評価式の

見直し

3.埋立地で発生した液状化に関する分析

4.造成年代(液状化履歴)に係る

遠心模型実験

(10)

地盤調査の実施

0 10 20 試料数 SPT試料の細粒分含有率FC (%) 松尾(1997) 本研究

調査位置

データの充実

• 従前の調査では、細粒分の少ない

試料が中心

• 細粒分が液状化強度に及ぼす影響

をより高い精度で考慮したい!

• 細粒分の多い土を採取

⇒液状化強度試験の実施

10

(11)

細粒分を含む砂に関する液状化試験結果

• 震災以降,土木研究所では,関東地方14地点 において,乱れの少ない試料の採取,液状化 試験を実施. • 原位置試料と室内試験供試体の粒度,密度, 初期剛性の相違が比較的小さいデータを選別 することで,細粒分含有率FC の増加に伴って 液状化強度(繰返し三軸強度比RL)が増加する 傾向が明瞭に認められる. • 現行の液状化強度評価式では,FCが大きくな った場合に,液状化強度をやや小さめに評価す る傾向あり. → 合理化の余地あり. 0 10 20 30 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 換算N値 N1 繰返し三軸強度比 RL 0-15 15-35 35-60 60-85 85-NP 5-15 15-20 20-35 35-塑 性 指 数 IP FC =0 ~10 % 15% 35% 60% 85% 細粒 分含有率 FC (%) 試料数:52

(12)

細粒分を含む砂に関する現行の液状化強度評価式

• 細粒分を含まない (FC≦10%) の砂に関する乱れの 少ない試料(凍結サンプリング試料)の液状化試験か ら得られたRL・N1関係式 = 「基本曲線」 (N1: 有効上載圧100kN/m2相当に換算したN値) • 基本曲線をFCに応じてシフトさせることで,細粒分に よる液状化強度の増加を考慮. • 基本曲線は,N1 が小さくなり0付近に近づくとRL が 急激に減少. → N1 が小さな場合にRL を過小評価しやすく,FC が 大きくてもRL が大きくなりにくい. → まずは,基本曲線を見直す. 0 10 20 30 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 換算N値 N1 繰返し三軸強度比 RL 基本 曲線 (F C=0 ~10 %) 15% 35% 60% 85% 12

(13)

基本曲線の見直し

• 盛土・埋立土に関するFC < 10%の緩い砂であっても, RL は最小で0.1程度. → N1が小さい領域において,RL=0.10程度が下限とな るように式を修正. 基本曲線(提案): 基本曲線(現行):

        4.5 1 6 1 1 14 10 6 . 1 7 . 1 0882 . 0 7 . 1 0882 . 0 N N N RL

1 1 14 14 N N  

         4.5 1 6 1 1 14 10 6 . 1 7 . 1 0882 . 0 7 . 1 1 . 2 85 . 0 0882 . 0 N N N RL

1 1 14 14 N N   0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 繰 返 し三 軸強 度比 RL 換算N値 N1 試験データ(FC≦10%) 盛土・埋立土 沖積土 基本曲線(FC≦10%) 現行 提案式

(14)

細粒分含有率FCによる補正係数c

1

• 提案基本曲線でRL =0となる点 (N1 = 2.47) を原点とし,FCの大きさに応じて基本曲線を横軸方向に 縮尺するように,N1値の補正係数c1を設定. 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 繰返し三軸強度 比 RL 換算N値 N1 原点 FCに応じて縮尺                      FC FC FC FC FC c % 40 12 16 % 40 % 10 30 20 10% 1 1 N1+2.47 Na+2.47 c1= (Na+2.47) / (N1+2.47) 試験データ 0 20 40 60 80 100 0 5 10 細粒分含有率 FC N1 値の補正係数 c1 試験データ 提案式 提案式 14

(15)

液状化試験データと液状化強度評価式(新旧)の比較

• 新たに提案する基本曲線と補正係数c1 を用いることで,FC の大きな領域において, 液状化試験結果を適切に近似. 0 10 20 30 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 換算N値 N1 繰返し三軸強度比 RL 0-15 15-35 35-60 60-85 85-NP 5-15 15-2 0 20-3 5 35-塑 性 指 数 IP FC =0 ~10 % 15% 35% 60% 85% 細粒分含有率 FC (%) 試料数:52 0 10 20 30 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 換算N値 N1 繰返し三軸強度比 RL 0-15 15-35 35-60 60-85 85-NP 5-15 15-2 0 20-3 5 35-塑 性 指 数 IP FC =0 ~10 % 15% 35% 60% 85% 細粒分含有率 FC (%)

(16)

提案式の検証(液状化・非液状化事例との比較)

東北地方太平洋沖地震のほか,兵庫県南部地震を含む過去の9地震における液状化・非液状化 事例と比較することで提案式の検証を実施. ここでは,地盤の実挙動と貫入抵抗の相関関係に主眼を置き,収集した394本のボーリングデータ より,10m以浅の液状化判定対象層の中からFL2番目に小さい値を示す深度を抽出し,提案式 と比較. 地震名 発生年 マグニ チュード 地震動 タイプ 液状化 周辺で 液状化 非液状化 計 新潟地震 1964 7.5 I 18 0 6 24 十勝沖地震 1968 7.9 I 3 0 0 3 宮城県沖地震 1978 7.4 I 16 0 17 33 日本海中部地震 1983 7.7 I 34 0 12 46 千葉県東方沖地震 1987 6.7 I 9 3 72 84 釧路沖地震 1993 7.8 I 3 0 2 5 北海道南西沖地震 1993 7.8 I 4 0 2 6 兵庫県南部地震 1995 7.2 II 94 0 14 108 東北地方太平洋沖地震 2011 9.0 I 29 2 54 85 計 210 5 179 394 16

(17)

提案式の検証(液状化・非液状化事例との比較)

提案式は,既往の地震による液状化・非液状化事例とも概ね整合.

タイプⅠ地震動

0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 地震時せん 断応力比 L 0%≦FC≦10% 液状化 周辺で液状化 非液状化 提案式 FC = 0 -10% 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 10%≦FC≦20% FC =0 -1 0 % FC =2 0 % 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 20%≦FC≦30% FC =2 0 % FC =3 0 % 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 30%≦FC≦40% FC =3 0 % FC = 40% 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 40%≦FC≦50% FC =4 0 % FC =5 0 %

(18)

提案式の検証(液状化・非液状化事例との比較)

提案式は,既往の地震による液状化・非液状化事例とも概ね整合.

タイプⅡ地震動

0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 地震時せん断応 力比 L 0%≦FC≦10% 液状化 周辺で液状化 非液状化 提案式 FC =0 -1 0 % 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 10%≦FC≦20% FC = 0 -10% FC =2 0 % 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 20%≦FC≦30% FC =2 0 % FC =3 0 % 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 30%≦FC≦40% FC =3 0 % FC =4 0 % 0 10 20 30 40 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 換算N値N1 40%≦FC≦50% FC =4 0 % FC =5 0 % 18

(19)

内容

1.液状化判定法の検証

2.細粒分を含む砂の液状化強度評価式の

見直し

3.埋立地で発生した液状化に関する分析

4.造成年代(液状化履歴)に係る

遠心模型実験

(20)

背景・目的

• 東京湾沿岸の埋立地では,

本震直後の強い余震が液状化の発生に及ぼした可能性

が指摘されているが,その詳細は明らかになっていない.

• 噴砂等の平面分布より,埋立地において液状化が生じたとされているが,

埋立層の

下位にある沖積層(自然地盤)における液状化発生の有無

については,把握すること

が難しく,明らかになっていない.

• ここでは,

東京湾沿岸の埋立地に設置された地震観測所(花見川緑地:千葉県千葉

市美浜区打瀬)で得られた鉛直アレー地震記録の分析を行い,上記について検討した

結果を報告.

• 花見川緑地では,東北地方太平洋沖地震 (2011/3/11) の本震(14:47),余震 (15:15)

における貴重な地震記録が得られた.

※ 鉛直アレー地震記録: 地表,地中に鉛直方向に複数配置した地震計で得られた地震記録. ※ データ提供: 国総研地震防災研究室 20

(21)

観測点 位置図

•花見川河口付近右岸の公園(花見川緑地)内.

• 過去の航空写真から,本地点の周辺は昭和50

年代に埋立てにより造成されたことが確認されて

いる.

花見川 地震観測所 (花見川緑地)

(22)

地震後の観測点付近の状況

• 公園内には,花見川と平行な方向に段差を伴う 亀裂が発生. • 亀裂から砂が噴きだした痕跡あり. 写真提供: 国総研地震防災研究室 撮影日: 2011年5月26日

花見川

22

(23)

土質柱状図と地震計配置

• 地震計は4深度に設置されている. • 11-4:地震計設置孔(H9), No.15-P: 追加調査孔 (H25) 埋立 沖積 洪積 0 10 20 30 40 SPT-N W.L.=1.08m 11-4 No.15-P 50 100 wP wn wL (%) No.15-P 20 40 60 80 細粒分 砂分 礫分 (%) No.15-P 200 400 Vs (m/s) 11-4 No.15-P ダウンホール サスペンション 統合 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 土質 区分 T. P .+ ( m ) Bs1 Bs2 Ac1 As1 Ds1 Dc1 Ds2 Ds3 Ds4 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 G .L .- (m ) a t b o r. 1 1 -4 地震計 浚渫埋立と見ら れる砂. シルト.中間部は 低塑性. シルト質細砂 23

(24)

3/11 14:47本震記録

• 地表面最大加速度PGA = 232.8gal (水平2成分合成). • 計測震度 = 5.5 (6弱). • 残念ながら,G.L.-9mのNS成分はデータが得られていない. -200 -100 0 100 200 NS EW UD G. L .-2 m -200 -100 0 100 200 加速 度 (g a l) 欠測 G. L .-9 m -200 -100 0 100 200 G. L .-1 9 m 0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 0 50 100 150 200 250 300 時間 (s) 0 50 100 150 200 250 300 G .L .-45m 24

(25)

3/11 15:15余震記録

• 本震直後に発生した大きな余震(震源:茨城県沖). • PGA = 81.2gal . • 計測震度 = 4.6 (5弱) . -50 0 50 NS EW UD G. L .-2 m -50 0 50 加速 度 (g a l) 欠測 G. L .-9 m -50 0 50 G. L .-1 9 m 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 -50 0 50 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 時間 (s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 G .L .-45m

(26)

解析方法

1. EW成分を対象に,各深度の 地震動波形を2.0秒程度ごとに切り出す. 2. 上下隣り合う地震計間でのフーリエ位相スペクトルの差分 と周波数f の関係を直線近似し, その勾配から,2つの地震計間における水平動のタイムラグtを求める (大町・田原: 2012) . 3. 位相速度c = (地震計間の距離z) / (タイムラグt) 位相速度c が鉛直下方から伝達するせん断波 (SH波) の伝播速=S波速度Vs を表している場合,次の関係がある. 剛性低下率G/G0 = (S波速度の低下率Vs/Vs0)2 つまり,Vs の経時変化から各層の剛性低下度合いを推定可能. さらに, 液状化した場合に剛性低下が起きると考えられることか ら,位相速度から液状化の発生が捉えられる可能性 加速度 加速度 鉛 直距離 z 26

(27)

3/11 14:47本震~15:15余震における位相速度の経時変化

• G.L.-19~45m (沖積シルト質砂As1,洪積層Ds1~Ds4)では,本震~余震を通じて,位相速度c (≒Vs) が ほとんど変化しない. → ほとんど剛性低下が生じておらず,液状化していないと見られる. 卓越成分 上昇波 下降波 平均Vs 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 G. L ( m ) Bs1 Bs2 Ac1 As1 Ds1 Dc1 Ds2 Ds3 Ds4 地震計 G.L.-2m G.L.-9m G.L.-19m G.L.-45m W.L. 0 100 200 14:47本震 0 100 200 位相速度 (m /s ) 0 100 200 300 0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 G.L.-2m, EW 時間 (s) 加速度 (g a l) 15:15余震 1700 1750 時間 (s) G.L.-2m, EW G.L.-2~9m, EW G.L.-9~19m, EW G.L.-19~45m, EW

(28)

3/11 14:47本震~15:15余震における位相速度の経時変化

• G.L.-9~19m (埋立砂Bs2下部,沖積砂質シルトAc1,沖積シルト質砂As1上部)では,本震の約80sより位相速 度c が著しく低下.地震動が収まった後もc が元に戻らない. → 約80sで液状化が発生.過剰間隙水圧が上昇し,本震直後も剛性が低下したままの状態. • なお,Ac1層の中間部は低塑性シルトであり,ここが液状化した可能性も否定できない. 卓越成分 上昇波 下降波 平均Vs 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 G. L ( m ) Bs1 Bs2 Ac1 As1 Ds1 Dc1 Ds2 Ds3 Ds4 地震計 G.L.-2m G.L.-9m G.L.-19m G.L.-45m W.L. 0 100 200 14:47本震 0 100 200 位相速度 (m /s ) 0 100 200 300 0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 G.L.-2m, EW 時間 (s) 加速度 (g a l) 15:15余震 1700 1750 時間 (s) G.L.-2m, EW G.L.-2~9m, EW G.L.-9~19m, EW G.L.-19~45m, EW 28

(29)

3/11 14:47本震~15:15余震における位相速度の経時変化

余震発生時には,G.L.-9~19m間の位相速度c ≒Vsであり,本震時に上昇した過剰間隙水圧は,ほ ぼ完全に消散していると見られる. G.L.-9~19m間は,余震における位相速度c の低下が軽微.余震では液状化していないと見られる. 卓越成分 上昇波 下降波 平均Vs 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 G. L ( m ) Bs1 Bs2 Ac1 As1 Ds1 Dc1 Ds2 Ds3 Ds4 地震計 G.L.-2m G.L.-9m G.L.-19m G.L.-45m W.L. 0 100 200 14:47本震 0 100 200 位相速度 (m /s ) 0 100 200 300 0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 G.L.-2m, EW 時間 (s) 加速度 (g a l) 15:15余震 1700 1750 時間 (s) G.L.-2m, EW G.L.-2~9m, EW G.L.-9~19m, EW G.L.-19~45m, EW

(30)

3/11 14:47本震~15:15余震における位相速度の経時変化

• G.L.-2~9m (埋立砂Bs2上部)では,本震の約70s程度より位相速度cが低下し始める. • その後,位相速度c の算出結果が著しくばらつき,かつ,主として波動の下降成分が卓越. → 鉛直下方からのSH波の重複反射のみによってこのような挙動を示すことは考えにくい. → 表面波の影響?今後,さらなる検討が必要. • Bs2上部には液状化が発生した可能性が高いと考えられるが,地震記録からその状況を把握することが困難. 卓越成分 上昇波 下降波 平均Vs 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 G. L ( m ) Bs1 Bs2 Ac1 As1 Ds1 Dc1 Ds2 Ds3 Ds4 地震計 G.L.-2m G.L.-9m G.L.-19m G.L.-45m W.L. 0 100 200 14:47本震 0 100 200 位相速度 (m /s ) 0 100 200 300 0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 G.L.-2m, EW 時間 (s) 加速度 (g a l) 15:15余震 1700 1750 時間 (s) G.L.-2m, EW G.L.-2~9m, EW G.L.-9~19m, EW G.L.-19~45m, EW 30

(31)

3/11 14:47本震~15:15余震における位相速度の経時変化

• 余震開始時点ではG.L.-2~9m の位相速度c ≒ Vs.本震で過剰間隙水圧が上昇していたとしても,余震開始 時にはその影響が残っていない. • 余震により位相速度c が著しく低下.余震で液状化が発生したと見られる. • なお,余震では,波動の下降成分ばかりが卓越するような状況は認められない. 卓越成分 上昇波 下降波 平均Vs 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 G. L ( m ) Bs1 Bs2 Ac1 As1 Ds1 Dc1 Ds2 Ds3 Ds4 地震計 G.L.-2m G.L.-9m G.L.-19m G.L.-45m W.L. 0 100 200 14:47本震 0 100 200 位相速度 (m /s ) 0 100 200 300 0 50 100 150 200 250 300 -200 -100 0 100 200 G.L.-2m, EW 時間 (s) 加速度 (g a l) 15:15余震 1700 1750 時間 (s) G.L.-2m, EW G.L.-2~9m, EW G.L.-9~19m, EW G.L.-19~45m, EW 31

(32)

まとめ

14:47本震

沖積シルト質砂

As1下部~洪積層

では,

せん断剛性がほとんど低下せず

埋立砂

Bs2下部~沖積砂質シルトAc1~沖積シルト質砂As1上部のいずれか

におい

液状化が発生

埋立砂

Bs2上部

では,液状化が生じた可能性が高いと考えられるが,

主要動の途中

から波動の下降成分が卓越するという特異な挙動

.今後,さらなる検討の余地あり.

15:15余震

• 余震開始時点では,

いずれの層においても,せん断剛性が本震前の状態に回復

• 余震により,埋立砂

Bs2上部

液状化

したと見られる.

• 以深では液状化が発生していないと見られる.

•本地点において,乱れの少ない試料採取を行い,室内試験を実施中.今後は,繰返し

三軸試験結果との対比,数値解析等を行い,さらなる液状化の実態解明,室内試験法

や液状化判定法の検証等を進めていきたい.

32

(33)

4.造成年代(液状化履歴)に係る

遠心模型実験

(34)

34

内容

1.液状化判定法の検証

2.細粒分を含む砂の液状化強度評価式の

見直し

3.埋立地で発生した液状化に関する分析

4.造成年代(液状化履歴)に係る

遠心模型実験

(35)

東日本大震災の液状化に関する課題

○地盤の造成年代によって液状化のしやすさが違うが、

そのメカニズムに不明なところが多い

・セメンテーション(砂

→砂岩)

・安定した構造

・時間

・微小な繰返し

・地震履歴(液状化履歴)

・ ・・・

※要素実験、実際の液状化の有無からの研究は存在

○地震履歴(液状化履歴)に関する遠心模型実験を実施

検討状況を報告

35

(36)

遠心模型実験の概要

せん断土槽(横から撮影)

7号珪砂が詰まっている

(上から撮影。飽和前)

Case1:初期密度(Dr = 約40%)

多数の履歴加振

密度を増加(

Dr = 約80%)

本加振

Case2:初期密度(Dr = 約80%)

本加振

同じ密度でも加振履歴の有無で

液状化の仕方は違うのか

36

(37)

0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 地表付近の 間 隙 水 圧 最大 値 (k P a)

36(gal) 75(gal) 104(gal) 186(gal) 274(gal)318(gal)

入力波形(履歴と本加振は振幅の違いだけ)

入力最大加速度

○36回の履歴加振を実施

○入力加速度を上げると徐々

に深い層が液状化

(土槽の下の方の過剰間隙水

圧の上り方は、中々変わらな

い)

CASE1 履歴加振

本加振に対する比率 20% 15% 10% 30% 40% 50% 0 100 200 300 -400 -200 0 200 400 Time(s) ac c. (g al ) 道路橋示方書レベルⅡタイプⅠ地震動 晩翠橋

同じ加振を繰り返すと

液状化しなくなる

37

(38)

0 10 20 0 100 200 300 400 換算N値 土槽下端からの距離 (mm) :初期値 :地震履歴後(本加振前) -400 -200 0 200 400 加速度計上段 Ac c. (g a l) 0 10 20 30 40 間隙水圧計上段 PP .( kP a ) -400 -200 0 200 400 加速度計中段 A cc .(gal ) 0 20 40 60 80 間隙水圧計中段 PP. (k Pa ) -400 -200 0 200 400 加速度計下段 Ac c. (g a l) 0 100 200 0 50 100 間隙水圧計下段 PP .( kP a ) Time(s)

本加振 時刻歴図

コーン貫入試験

Dr≒50%

Dr≒80%

Dr≒70%

履歴加振前

履歴加振後

液状化が生じた時点

○コーン貫入試験結果によると、深い位置の密度は相対的に

緩い状態であったが、液状化はゆっくり。

CASE1 本加振

38

(39)

CASE2 本加振その1

0 10 20 0 100 200 300 400 換算N値 土 槽下端か らの距 離 (mm) :CASE1(本加振前) :CASE2(本加振前) -400 -200 0 200 400 加速度計上段 A cc.( g a l) 0 10 20 30 40 間隙水圧計上段 PP. (k Pa ) -400 -200 0 200 400 加速度計中段 A cc .( gal ) 0 20 40 60 80 間隙水圧計中段 PP. (k Pa ) -400 -200 0 200 400 加速度計下段 Ac c. (g a l) 0 100 200 0 50 100 間隙水圧計下段 PP. (k P a ) Time(s) :CASE1 :CASE2

本加振前コーン貫入試験

本加振時刻歴の比較

Case1

Case2

差は確認できず

5秒程度の差

数秒程度の差

○深い位置では、液状化の生じた時点が加振履歴を与えた方が

僅かに遅い(加振履歴を与えた方が僅かに液状化しにくい)

39

(40)

CASE2 本加振その2

-200 -100 0 100 200 加速度計上段 A cc .( gal ) 0 5 10 15 間隙水圧計上段 PP .( kP a ) -200 -100 0 100 200 加速度計中段 A cc.( g a l) 0 10 20 30 40 間隙水圧計中段 PP. (k P a ) -200 -100 0 100 200 加速度計下段 Ac c. (g a l) 0 100 200 0 10 20 30 40 間隙水圧計下段 PP. (k Pa ) Time(s) -200 -100 0 100 200 加速度計上段 A cc .( gal ) 0 5 10 15 間隙水圧計上段 PP .( kP a ) -200 -100 0 100 200 加速度計中段 A cc.( g a l) 0 10 20 30 40 間隙水圧計中段 PP. (k P a ) -200 -100 0 100 200 加速度計下段 Ac c. (g a l) 0 100 200 0 10 20 30 40 間隙水圧計下段 PP. (k Pa ) Time(s)

CASE1 地震力30%(最終)

CASE2 地震力30%

○特に深い位置では、水圧の上昇に大きな差。

○Case2の上端(地表付近)では、液状化が長期間継続

○本加振その1の影響(地表付近は緩んだか)

40

(41)

まとめ

• Case1(加振履歴有)とCase2(加振履歴無)を比較

•大きな加振で比較したところ、深い深度でわずかに液状化の発生に違い

(実験条件の僅かの違いの差の可能性は?)

•小さな加振で比較したところ、液状化の発生に大きな違い

(大きな加振の影響は?)

・実験結果の詳細な分析、追加実験を行う予定

(不明な点が多い造成年代の影響について検討を継続)

繰返し回数

せん断応力比

若い地盤

古い地盤

差が小さい

差が大きい

弱い地震動

強い地震動

液状化しやすい

液状化しにくい

←2ケースの実験の傾向

を正とした場合に考えら

れる解釈

41

参照

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