液状化に対する骨格強度の影響について
奥 村 哲 夫
大 根 義 男
I
n
f
l
u
e
n
c
e
o
f
So
i
1
S
k
e
l
e
t
o
n
on
L
i
q
u
e
f
a
c
t
i
o
n
P
o
t
e
n
t
i
a
l
Tetsuo OKUMURA
近年，地震時における地盤の液状化に関する研究が盛 んに行なわれるようになった.液状化は通常，実験室で 求めた液状化発生応力と，地震時の地盤内応力を応答解 析から求めた値とを対比するととによって判定される. 本報文は主として骨格を有する飽和砂の液状化，すな わち，砂の骨格強度の液状化に対する影響を調べたもの である.なお，笑験には振動三輪試験機を用いた.1
.
は じ め に 近時，土質構造物の大型化ζl伴なってとれに関する耐 震設計法の確立が急務とされている.乙のなかで飽和砂 質土の液状化に関する研究は新潟地震 (1964年)以後多 くの研究機関で行なわれ，一連の成果を得ている. ζれ らの研究は主として粒子聞の骨格強度を持たない，いわ ゆる二次准積の砂地盤を対象としたものである.そして 液状化発伎の可能性については応力比 (Td/σI c) と相対 密度 (Dr)を似って判定している. しかし，サンフェYoshio OHNE
ルナンド地震(1971年， M=6.6)によるVanNorman ダムの崩壊は，施工がハイドロリックフィルであったこ とから，比較的ルーズに構成された骨格が地震外力によ り破壊され液状化が発生したのではないかと報告されて いる了このことから骨格を有する砂質土は外力の大きさ によってその構造が破壊され液状化の原因となると考え られる. 乙の意味において本研究は，砂の液状化に対する骨格 強度の大きさの影響を調べたものである.なお，実験l乙 用いた試料は洪積ないしは第3紀の砂層から採取したも のである.2
.
実 験 装 置 本試験機は前報の動的三軸圧縮試験機に改良を加え， 地震時の地盤内応力状態を再現できるようにしたもの で，その概略を図-1，写真一1に，計器の諸元を表-1， 試験の行なえる範囲を表-21ζ示す.なお，本試験機の 特徴は次のようである. l百~I 振動三剃肱軍国1 1軸圧用荷重計
I
0~100K~ 差動トランス (0~5~/C1A) 2 側圧用水圧計 0~5~/CJ!1 差動トランス 3 軸ヒズミ言十 0~50仰 差動トランス 4 間ゲキ水圧言十 0~10砕/c1l 半導体ゲージ 入J 表-2
試験可能条件 写 真 一 1 表-1
計器の諸元 項 目 ￨ 測 定 範 囲 ￨ 型 式 項 目 範 囲，方 式 1 供試体の直径 50111111 2 /1 高さ 100~15011l111 3 載 荷 方 式 油圧サーボ機構 4 応 力 波 形 正ダ弦ム波波， 三角波， 矩形波， ラン 5 位 j羽 0~1800 まで任意 6 周 波 数 O.l~lOHz 7 ノてックフ。レッシャー 0~2.0~/cIÆ 8 側 方 応 力 (静的) 0~5.0K~/ C1A (動的) 0~ 1. 5K~/Clh 9 軸 応 力 (静的) 0~5.0~/ClÍl (動的) 0~2.0K~/C1Æ 10 記 録 万 法 電磁オッシロ，ダペンオッシロ，データレコ一 一 0供試体と軸応力用荷重計の直径が等しくなっている ので，側方応力が軸応力に影響しなく互いに独立さ せて供試体に応力を載荷できる. 0軸応力用荷重計は防水型であり，三軸室内に固定で きるようになっているのでロッドの周面マサツは発 生しない. 0静的圧縮試験もできる. 3. 試 料 実験に用いた試料は図-2の地点から採取した砂質土 であり，その物理的性質を表-3， 粒径加積曲線を図-31C示す. 図-
2
官弘樹後仮処民 粗 食 加 績 曲 線 l岨 ZD ￨ メレ/
￨ゆ附r
』 1 I 4 トーー ト - い' 開 ( 詳 ) 卸 柑 品 開 割 樹 影 固 有。
。
001 α01 O.f 置It 1!: ( ..."，) 10.0 1 .0 図-3)三
lHitfγ
竺町[ずで
l
:
ι
実 験 方 法 供誌体の作成は撹乱供試体の場合，三軸室に固定した 二つ割の供誌体作成モーJレド lこゴムスリーブを取り付け て脱気水を入れ， ζ の中へ2~3 1]与問煮沸した誌 Þ: 吾スプ ーンで流し込んだ固不慣乱供試体については約15時間透 水を行なって飽和させ， さらに，試験日時に1.OKg/C/Iiのパ ァクプレッシャーを与えた(写真一2，3). 図 4 f乙軸ヒズし 問ゲキ水圧，側方応力，軸応力の 記録の一例を示す， 供試体への載荷は撹乱，不撹舌L供誠体ともに9 まず， 初期有効拘束圧んで等万圧密を行ない，圧密が終了した 時点でくり返し軸応力.!Iudplと，くり返し側方j;L;jj!ll1dp3 を正弦波で与えた. 乙のときの周波数は2H"位 相 差 1800である. 写 真 一 2#0
/21ー-2 ~'=/.O 匂.l;. 'a=0，16勾ム;;f=2H~1
i
3 町 -0.2 5。
15 写 真 一3 zo z!; ~四
-4
動以;ミ l岡ザキ水1
1
倒
1jf
i
e
h
動
f
l
c
カの名披向
J
/.0 0.5。
35目5
.
実 験 結 果 各誌料の実験結果を応力比T
d
/
〆
c(
T
d:くり返しセン断 応力〕と初期液状化までのくり返し回数N
!
で整理する と図-5"-'10のようになり， 応力比と完全液状化の関係 は図 11"-'16のようになる.ここで，初期液状化の間数 は間ゲキ水圧の急増，間ゲキ水圧のとび出し現象，また は，軸ヒズミが急増する点の回数とし，完全液状化は間 ゲキ水圧が初期拘束圧に等しくなった点の回数で整理し た(図-4，③③点). これらの図から，骨格構造を持つ不撹苦l
土は骨格構造 を持たない撹乱土に比してはるかに液状化しにくい傾向 を示している. さらに，地震の主要動のくり返し閲数は，マグニチュ ードM=7"-'8で10"-'30固位と言われているが乙の範囲の くり返し回数において初期液状化発生の応力比T
d
/
σ'cと 圧密先行荷重の関係を図-10から求めると図-17のよう になる. 乙の図より圧密先行荷重P。が多きくなるにつ れて液状化発生の応力レベルも増大し，液状化しにくく なる傾向を示している.また，骨格構造を持たない撹乱 土の応力レベルは不撹乱土の約%となっている.。
， . A古品耕 。/官ωfぜ図 5 1制
1・
110.-岨 吋ω例') 4 3"
'
1問品主 E 、、ーー可i
F
乏 「部4 t 1"1 品 a，
到 制 訓 A u a 週 明 美 喜。
/ .5 10 50 疋渇 d∞ K訟。 相:jI~及紘1~ れの団叡 Aa(血) 1到-5 6 日誌新司~NM 図 5・
&Q.SJ...l叫〈aEsη Oe=・(""刀 3 、、 ト、 i様似 ¥ z 構世よ ヒJ J 111 I 1 111 06 時￨ "2
子 & 3 0 迫 h m 唱 δ /0 ，50 A泌 !500 mo 骨担期笈正化までの岨~ M (即 団-6 0.1 6 tlC試針 ?ずι:-vJv.{由 5 ε=0.即'".;0.81 e=O.75 $ ヲ 守 ¥ ぜ M (;:' 0.41 3 0 4 A 宅 申 αz。
S 10 &0 匂'0 d田 島 列 。 初期河主主tイ巳までの団嘩~ Aa(圃) 回ー7 0.， D議遺骨匂告NN
.
図 1 e=a再 吋 由 1 1e-a78。
。
¥ ミ 』 0.6ト一一十一i
F
M。
公司長 0.2 0.1 o ! 5 ノ'0 .50 必)0 dOO 兆四0 初潮最状化社T町四奴 M(圃} @-B。
s A.B説#十 句生:~M 図Llil
l
よム
ι
5 隊 創 ￨陥)e-a8叫00e"'U'2 11金e-08/...J.出l_.o.'17•
、、 ど金 ミ"'= 土主豆 a5き叫
会 JM G U 内 hh ， 惜。
z。
。
/ .5 /0 .50 泊o !iOO !fXXJ 初期浸水他れの白唖1'..A品{圃) @-'f 迫 。3 A. B.C. D.諒新匂I，;; ~M 図i
1
l
1
平j革告しよ) 吾￨e・ 仲l20!・1.1，医
ee・・060師 吋-aro81e..Q87 ~.D.~占 a再
.
.
.
.
包
-
.
"
，
1'- H ¥ ￨通 ‘『ミミもI
F
I
B
ドごζ二一--+ー A巳 0.6 0.5言。
4 手ミ 記皇 0.2 0.1。
/ 昌 担 So /C国 昌 由 問 。 初潮3在》伏イじれの自叙 M (固} 図-
1
0
A説 書 十 句 吋 図 ¥ ee-肋muEJ わ e唱8/-/.剛，~
