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AnE x a mi n a t i o no f t h eAp p l i c a b i l i t yo f aS e t t l e me n t P r e ‑ p r e d i c t i o n

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(1)

二次圧密 と過圧密を考慮 した有明粘土地盤の 事前沈下予測法の適用性の検討

由 彦* ・野 中 祐 輔**

原 一 哉***

AnE x a mi n a t i o no f t h eAp p l i c a b i l i t yo f aS e t t l e me n t P r e ‑ p r e d i c t i o n

Me t h o dt ot h eAr i a k eS o f t C l a yG r o u n dTa k i n gb o t hS e c o n d a r yC o mp r e s s i o na n d O v e rC o n s o l i d a t i o ni n t oAc c o u n t .

by

Yo s h i h i k oTANABAS HI * , Yu u s u k eNONAKA**

a n dKa z u y aYAS UHARA***

TheAr i a kec l a y , i . e . t hes o f tma r i nea l l uvi a lc l a y, i ss e d i me nt e da l o ngt heAr i a keSe a , e s pe c i a l l yi nt he Sa gapl a i n,Ky us hu,J a pa n.I ti swe l lkno wna so neo ft hemo s tpr o bl e ma t i cs o i l si nj a pa n,be c a us eo fi t s hi ghs e ns i t i vi t ya ndr e ma r ka bl es e c o nd a r yc o mpr e s s i o n. The r e f o r e , a ne s t a bl i s he dme t ho df o rs e t t l e me nt pr e d i c t i o ni sne c e s s a r yt obee s t a bl i s e da swe l la st obede ve l o pe dac o unt e r me a s ur et oc o nt r o ll o ng‑ t e r m s e t t l e me nt .

Thi spa pe rde s c r i be st hr e ec a s ehi s t o r i e so ns e t t l e me nto ft heAr i a kec l a ygr o undi nc l ud i ngl o ng‑ t e r m s e t t l e me nt swhi c hha vebe e no bs e r ve do ve r1 4ye a r ss i nc et hec o ns t mc t i o no fe mba nkme nt .Thea i m o f t hi spa pe ri st oe xa mi net hea ppl i c a bi l i t yo ft hr e epr o po s e dpr e ‑ pr e di c t i o nme t hod st oe s t i ma t et hes e t ‑ t l e me nt so ft heAr i a kes o f tc l a ygr o undbe f o r ef i l l i ngwo r k,f r o m c o mpa r i s o no ft heo bs e r ve dwi t h c a l c ul a t e ds e t t l e me nt s .

Fr o m t her e s ul to ft hee xa mi na t i o n,i tha sbe e nc l a r i f i e dt ha tTa na ba s hi ' sme t ho di smo s ta ppl i c a bl e be c a us eo ft a ki n gbo t he f f e c t so fs e c o nda r yc o mpr e s s i o na ndo ve rc o ns o l i da t i o ni nt omo r ea c c ur a t ec o n‑

s i de r a t i o nt ha nt ho s e.

1. まえがき

有明海を中心に堆積する海成粘土 (有明粘土)は,圧 縮性が大 きく支持力が小さい二次圧密が顕著な軟弱地 盤である。従 って,盛土築造に伴 う地盤変形が著 しく, 沈下 も長期にわた り,土木 ・建築構造物な どに被害を 与 えるため,二次圧密 も含めての沈下予測が必要 にな って くる。本研究では,有明海を中心 に分布 している 有 明粘土地盤 (鹿 島,白石,東与賀地 区)を事例 とし て,事前沈下予測法 (捷案法

1)

,慣用法,安原法

2) 5))

平成

8

4

26

日受理

*社会開発工学科

**大学院修士課程社会開発工学専攻

***茨城大学工学部

による解析を行い,それぞれの予測法の有明粘土への 適用性 を吟味す る。 なお,既報

3)

で,提案式が必ず しも,予測精度がよ くなかった原因が正規圧密地盤 と して扱 った ことに起因すると考 え,新たに,初期過圧 密地盤を考慮 した解析を行い,予測精度を上げること を目的 とする。なお,事前沈下予測法 とは,実測沈下 を得 る前 に採取 した試料 を室内試験 して,沈下 に寄与 するパ ラメーターを決定 し,沈下量 を予測する方法で ある。

(2)

3 02

二次圧密 と過圧密を考慮 した有明粘土地盤の事前沈下予測法の適用性の検討

2.

解析対象地区の概要

2.1

鹿島地区

鹿 島地区の盛土断面図を

Fi g.1

に,土質データを

Ta bl e

lに示す。 旧堤 (+

1. 0m〜+3. 0m)

1 9 6 0

4

1 0

日か ら

2 4 4

日間で緩速施工 され,

1

1年間放置 さ れた。新堤

( +3. 0m〜+5. 0m)榛1 9 71

4

1 0

日か

3 65

日間で緩速施工 された。本解析 においては,旧 堤 を

1

段 目施工,新堤を

2

段 目施工 とした。また,也 盤土質データか ら

Ta bl e

lに示す ように地盤 を

5

に分けた。

Fi g. 1 Cr o s ss e c t i o no ft hee mba nkme nta t KASHI MA.

Te bl e1 Gi ve ns o i lpa r a me t e r sa tKASHI MA

La y e r ' SG. L. Thi c kCo z l S O l i ‑ 「 Ⅳet ∫ ni t i a l Co m‑ Co e だi c i e nt No . ne s s d a t i o n de ns i t y 寸o i d p r e s s i o n 二 o fc o n s o l i ‑

( m) ( m)y P i y( e l ds k g f t / r c e m s ?P り( t g/ c m3 ) e r a t i o o i nd cc e x d C a ↓ t ( i c o m n 2 / d)

1 + ‑ 2. 1. 0 5 3. 5 0. 2 5 1 . 3 0 3. 9 0 1 . 5 0 1 0 0

3 ‑ 6. ‑ 9. 0 0 3. 0 0. 5 5 1. 4 3 2. 7 5 1. 2 5 1 0 0

4 ⊥ 9. ⊥1 2. 0. 0 3 ̲ . 0 0. 7 0 1. 5 0 2. 1 5 1. 1 0 1 0 0

2.2

日石地区

白石地区の盛土断面図を

Fi g.2

に,土質データを

Ta bl e2

に示す。旧堤 (+

1 . 5m〜+3. 0m)

の施工開始 時期,施工期間が不 明であ るため,新堤

+3. 0m

〜 +

5. 0m

1

段 目施工,新堤

+5. 0m

+6. 9m

2

段 目

Fi g. 2 Cr o s ss e c t i o no ft hee mba nkme nta t SHI ROI SH I .

Te bl e2 Gi ve ns oi lpa r a me t e r sa tSHI ROI SH I .

L a y e r ' SG. L . thi c kCo ns o l i ‑ 1 Ⅳe t hi t i a 1 Co m‑ Co e f f i c i e nt

( m) ( m)y P i y( e l ds k g f t / r cm2 e s sP ) ( t g/ c m3 ) e r a t i o o i nd cc e x d C a , t ( i c o m n 2 / d)

1 十 ‑ 2. 1 . 4 3. 5 9 0. 3 7 1 . 3 6 3. 4 6 1 . 5 5 33 4

2 ‑ 2. ‑ 6. 4 4 4. 0 0. 4 3 1 . 3 3 3. 8 8 1. 8 0 9 3

3 ‑ 6. てl o. 4 4 4. 0 0, 7 5 ‑ 1 . 4 2 2, 9 3 1 . 61 5 2 4

4 ‑1 ‑1 0. 3. 4 9 3. 5 1 . 0 6 1 . 4 6 2. 5 7 1. 2 9 43 7

施工 とし解析を行 った。それぞれの施工工程は,新堤

+3. 0m〜+5. 0m

1 99 0

1 月2 0

日か ら

21

日間,新堤

+5. 0m〜+6. 9m

1 9 91

1 月1 4

日か ら

1 4

日間であ る。本解析では,地盤土質データより地盤 を

4

層 に分 けた

( Te bl e2 参照) 0

2.3

東与賀地区

東与賀地区の盛土断面図を

Fi g.3

に,土質データ

Ta bl e 3

に示す。 旧堤

( ±Om〜十4. 5 m)

の施工 .

3 . 0. 1 0 . 9

.3.1. 7,

2 1 1 . 8

9.2 (JL).

: i ・ f l I ‑ I . , : I ‑ t ! ・ ! 葬 きt ̲ f t ̲ ; ; ‑ . , ‑ ; ‑ l t i t : ̲ ̲

Fi g. 3 Cr o s ss e c t i o no ft hee mba nkme nta t HI GASHI YOGA.

Te bl e3 Gi ve ns o i lpa r ame t e r sa tHI GASHI YOGA.

L a y No e r . ' SG. L . Thi n e s s Co c k d a t i ns o n o l i ‑ 1 de Ⅳe ns t i t y V I ni o i t d i a l to p r e m̲ Co s s i o n ‑ . o fc e o f n f s i c d i l i e ‑ nt ( m) ( m)カe P y( l ds k g f t / r cm e s sP Z ) ( t g/ c m3 ) e r a t i o o i nde cc x da C , t ( i c o m n 2 / d)

1 ‑ 2. 0 . 0 0 2. 0 1 . 45 1 . 6 3 0 2. 0 9 6 0, 7 8 92 2

3 「 4. ‑ 6. 0 1 2. 1 0 . . 6 6 1. 6 7 7 1. 8 7 4 0. 5 0 1 26 7

4 ‑ 6. ‑ 8. 2 2.1 1 1 . 1 5 1 . 51 9 1. 6 46 0. 4 7 1 2 2 4

5 ‑ 8. ‑ 9. 2 3 1 . 1 0. 71 1 , 6 9 4 2. 2 0 5 0. 8 9 11 2

(3)

時期,施工期間が不明なため,新堤

十4. 5m〜 +6. ◆ Om

1

段 目施工 ,新堤

+6. 0m〜 +7. 5m

(波除工部)を

2

段 目施工 とし解析 を行 った。それぞれの施工工程 は,

1 978 年 6 月 1 0

日か ら

5 5

日間,1

9 7 8 年 11 月 1日か ら 49

間であ る.地盤土質データ よ り

,Ta bl e 3

に示す よう

に地盤 を

6

層 に分け,解析 を行 った。第

5

層は層厚1.

1 mのシル ト混 じり砂層で,砂の割合が約7 0%

と高 く, 地盤がかな り圧密 されていることがわかる。

3.

事前沈下予測法の概要

3.1

提 案 法

粘土 を圧密 とせん断に対するひずみ硬化材料 と仮定 し,次の ような弾粘塑性構成モデル (弾塑性応力ひず み時間関係) を提案す る。 また解析方法は有限要素法 によるもので,二次元的な変形 ,例えば側方流動や支 持力 も総合的 に解析す ることがで きる。

ひずみを弾 ・塑性成分に分ける と,体積 ひずみ増分

dv

,正八面体せん断ひずみ増分

d

γは,次式で表せる.

〔 Z , V

]

ld d ;

]

e・ [訂

d

d

; c c H d d ;d d]eI l Z , vc c ] p ・ l d d ;d d〕

P (1)

ここに,下サ ウ ィックス C,dはそれぞれ平均主応力 増分

dp

,正八面体せん断応力増力

dq

によ り生 じるひ ずみ増分 を意味 し,上サフ ィックス

e ,p

はそれぞれ ひずみの弾 ・塑性成分 を意味する。

d

γ

,dγ

ぎを無視す れば,正八面体増分関係は式 (

2

)で与 え られる。.

]

‑ l s . c e

H

s . c p

‑ 〔 S c s s ; 日

芸〕

( 2 )

ここに

,S 。 ,S d ,S s

はそれぞれ圧縮 による体積ひずみ

vc

,ダイ レタンシ

ー ud

,正八面体せん断ひずみ

γd

増分の生 じやすさを示す係数であ り,サフ ィックス

e

はその うちの弾性成分

, p

は塑性成分 に関す る係数を 意味するO

主応力増分軸方向に直交座標

Ⅹ y z

を とった場合の 弾塑性構成則は式 (

3

)で与 えられる。

∬ γ 一 夕 ご し ご し rb Tα.Ju Tα ︺ i‑ >. rla 〟U げ V ♂ .J u ♂ Tα / し

3

3 3

2

2 3

ハし

(L C

2

2 2 1 2 1 (し (し ハL 1 3 3 C ハL C

2 ( C 2 2 ‑ C 2 3 ) 0 0

0 2( C 3 3 ‑C 3 1 ) 0

002(Cll‑C

1 2

)

C l l ‑ (( Sc + 3 S s ) +

すSd ) / 9 C 2 2 ‑( Sc +3Ss ) / 9

C 3 3 ‑(( Sc +3S s )‑

すSd ) / 9 C 2 3 ‑((2Sc ‑ 3 Ss )‑ 2 √官sd ) /1 8 C 3 1 ‑( ( 2 Sc ‑3Ss )+2 √ 官sd ) /1 8 C 1 2 ‑(2S c 13S s ) /1 8

sc ‑sc *‑sc e + s c P *

i

吉 l x・ (i ‑K) s d ‑Sd *‑Sd e +S d P *

K + a・ bl o gt / k ' g 2

i

・i

‑〔o+ p ( " 妙 ‑‑d 〕 s s ‑ss *‑ss e +ss p *

‑ 吉 l u ・ 岩 石

ポ t /t is ) 1

S

( 3 ) I

( 3 ) 2

( 3) 3

上式 中,

pは平均 主応 力,がま正 八面体応 力比 であ

り,次式 で与 え られ る。なお

, q

は正八面体せん断応 力である。

ワニq/ 9 ‑3 ((0

,

‑ qz ) 2 + (q

2

‑ qx ) 2 + ( qx‑ U,)2

+ 6 ( T 享 Z + T と+

TZy))1

/ 2 / p ( 4 )

ここで,有効排水距離

He

の供試体 または地盤 内の任 意点が

,H*

の供試体が

t *

時間経過後 に生 じるひず み増分 と同量のひずみ増分 を生 じさせ うる時間は,圧 密,ダイ レタンシー,せん断ひずみに関 して,それぞ

,t f c ‑( He/H*) n c・ t *, t f d‑( He/ H*) n d・ t *, t f 9

‑( He / H* ) n s ・ t *

で表 され

n

,n d ,n s

は寸法効果パ ラ メー ター と呼ぶ。

なお,求 (

3

)の)

,

K,F

L ,

, Mo , N

o は弾塑性パ ラメー ターであ る。

一般 に,ひずみ硬化体の応力空間におけ る降伏曲面 (降伏条件式)は f(q)‑f。で与 え られる. ここに,f は負荷関数

,f

cは現在の降伏基準やあ り,一般 には応 刀 (または,ひずみ)履歴の影響 を受け定数ではない。

ひずみ硬化体では,負荷関数 fが f‑f,かつ df> 0 を満足す る とき降伏 が生 じる。 また

,f <f

。 または df< 0を満足す るとき,弾性 ひずみのみ生 じる。応力 空間で現在の降伏 曲面の外側の応力点には塑性ひずみ を伴わなければ到達で きず,その内側応力点には弾性 ひずみのみで到達で きる。

(4)

304 二次圧密 と過圧密を考慮 した有明粘土地盤の事前沈下予測法の適用性の検討

正八面体異方増分関係に基づ く本提案式に採用する 降伏条件式 として,圧縮 とせん断に対する降伏条件式 を別個に与えるが,土質材料 を問わずダイレタンシー vd ,正八面体せん断ひずみ rd ともに正八面体応力比

で‑q / 2' によ り規定されることか らもせん断に対する 負荷関数 としては りを採用す る.一方 ,圧縮 に対 す る負荷関数 としては,圧縮による体積ひずみ v cが平 均有効主応力 p' により規定されるか ら2'を採用する.

なおヮと同様,無次元量で統一す るため ,P' を大気圧 9 0 ‑98 k Pa( 1 kgf / c m 2) で除 した値 E‑2' / Poを用いる。

圧縮 とせん断 に対す る降伏条件式 を ( E,り)平面 を 用いて模式的に示す と Fi g. 4 の ようになる。土が初期 の応力状態 P o( E o ,To )か ら負荷をうけて,Fi g.4

P 0 ‑ 1‑ 2‑P なる経路をた どり,現在の応力状態

P(

E,り)になった とする. この とき E mは点

1

で, ワm

は点 2 で最大値を経験 してお り, したがって現在の降 伏 曲面は ( E ,ワ) 平面上, □OASB で表 される。なお, AS( E‑E m) が圧縮 に対する現在の降伏曲面,BS( 甲‑

ワm) がせん断 に対す る現在 の降伏 曲面 である.現在 の応力状態を示す点

P(

E,ワ)の取 り得 る範囲は,そ の定義か ら E≦ Em ,ワ≦ ヮm より , Ⅰ) 隅角 S と一致す る場合{Ⅱ)AS 上,Ⅲ)BS 上

,Ⅳ)

□OASB の内部 に ある場合の 4 通 りである。従来,土質力学の分野では

a .〇 ! 1 t u

SSa

J t

S

lel Pa Ve t UO

0 B ウ=1 m 2 L

N or J n al i z e d皿e anef f ect i vest r es sr ati o .E Fi g. 4 Sc hema t i cdi a gr a m o fyi e l ds ur f ac ei n( E, ワ)

s t r e s sr at i opl a ne

Ta bl e4 Ne wde f i ni t i ono fc o ns o l i da t i o nands he ar

Co r r e l a t i o nbe t we e ni ni t i 如 L s t r e s sr a t i oa ndma x i mu 事 n

h y s t e r e s i sS t r e s sr a t i o Ne w def i ムi t i on E‑E ma nddE>0 No hna ll yc o n s o l i d a t e dC.

E<E mo r dE<0 0Ve rc o ns o l i da t e dC.

ワニで ma nddで>0 No r ma l l ys he a r e dC.

ワ<ワ m̲ O r dか. く0 0Ve C. C.me rS he a nsCo a r e dC. ndi t i o n

正規圧密 ・過圧密なる用語は,一次元圧密における過 去 と現在の鉛直応力 qz の大小関係で定義 されて きた。

すなわち過去の qz の最大値 qz m が現在の qz と等 しけ れば正規圧密, qz<qz m な らば過圧密 という.そ こで, 本研究の立場か ら圧密 ・せん断に対 し次の ように新た な定義 を与 える。それぞれ E‑E m を正規圧密,E<E m を過圧密,ワ ニ で mを正親せん断,ワ<ヮ mを過せん断の 各状態 にある と呼称 し,ま とめて Ta bl e 4 に示す。

例えば,正規圧密 ・過せん断状態 とは E ‑E mかつ り<

ヮ m なる応力状態であ り ,Fi g.4 に即 していえば,堤 在の応力点

P(

E,ワ)が AS 上 にある場合 に相当する.

3.2 慣 用 法

慣用法は周知なので省略する。

3.3 安 原 法 2) 5)

安原 は 2) 5 ) ,一次圧密過程 におけ る二次圧密 も含 めた形 での一次元圧密沈下計算法 を提案 してい る。

Bj e r r um の沈下概念によれば,粘土地盤の沈下ひずみ

だ γは,即時圧縮ひずみ だ v i と遅延圧縮ひずみ g v dとの 重ね合わせによって次式の ように表 される。

A e v= A E v l ・ + △ E v l

このうち,Ag vi は体積圧縮係数 m vを用いて

A

e m‑m 吟Aq' V‑m吟( Aq‑Au)

(5 )

( 6 ) と表わすことがで きる。一方,遅延ひずみ だ vd はみか けの増加応力 Aq' v d によって

A £ V 1 ‑mv

b

AC' v i ( 7 ) と表す ことにする。 この △♂′ v d は初期時間 t 。か ら生 じる二次圧密によるみかけの増加応力であ り,次式に よって与えられる。

A

q' v i ‑ A qv ( (

tl

/

to

) c a / c c ‑

1)

結局,沈下 に寄与するひずみは次のようになる。

A

E v‑m吟[ A qvUq+ ACγ

・((tl/

i . ) c a /c c ‑

1)]

こ こに,

il : 経過時間( da y)

mv 7 9: 一次圧密による体積圧縮係数 ( c m 2 / kgf ) t o : 単位時間( 1 da y)

Cα : 二次圧縮指数

c v : 圧密係数 ( c m 2 / da y)

( 8 )

( 9 )

(5)

Uq: 平均圧密度 cc : 圧縮指数

なお,所要の 4 つりパ ラメーター m v 。 ,c v , C a , c cは標 準圧密試験に代わる単一荷重載荷圧密試験により求め ることができる。

4. 提案法による解析方法

過圧密地盤の考慮は q之 ′ ( 有効土かぶ り圧)と py z ( 圧 密降伏応力)の関係により,あ らか じめ式 ( 1 0) ,( l l )で 圧密,せん断に対す る初期降伏 曲面 を要素毎 に設定 し,盛土荷重に伴い,降伏曲面が拡大 してい く過程の 解析を行 う。圧密,せん断に対する初期降伏曲面は, それぞれ式 ( 1 0),( ll ) で与えられる。

f m i ‑(1+2Ko ) P y z /39 0

か m i ‑ √官( 1‑K o )/( 1+2K o ) なお ,K o値は次式を使用 した 4 ) o

K o ‑K o ' ( OCR z ) 0・ 4 2

こ こに,

P, i:圧密降伏応力

K o: 過圧密における静止土圧係数

.孤 ¶り

a

EoTt。1SSaJ

S Te lp

むqt:JUO

Fi g. 5 e ‑l o gpc ur ve

C

0 a

Oc t a h e d r a ls h e a rs t r a i n , γa ( %) Fi g. 6 7‑r d C ur Ve

OCR z: 過圧密比 ( 転/ o z ′ )

K o ′:正規圧密における静止土圧係数

E 血 , ワmi はそれぞれE, クが現在までに経験 した最大値 であ り ,E‑E mi か つ dE> 0,ワニ かmi か つ dT>0 の経路 が降伏曲面拡大の条件を表す。新たな降伏曲面の拡大 とは次のことを意味する。圧密に対 しては,現在の地 盤内平均有効主応力 P ' が pm i に達 して,さらに Ab>

0の とき ,e‑l o g ♪ 曲線 ( Fi g.5)におけるa‑b 経 路 ( 過圧密)か ら

, b‑

C経路 ( 正規圧密)への遷移 を意味する。せん断に対 しては,現在の正八面体応力 比 クが, ワm i に達 して,さらに △ヮ> 0 の とき, ヤーr d

曲線 ( Fi g.6)におけ るa‑ b 経路 ( 過せん断)か ら, b‑ C経路 ( 正規せん断)への遷移を意味する。

f k J Ft/ 仇 J)

( b) E m i,ワm i

Fi g. 7 Di s t r i but i o no fbo t hi ni t i a ls t r e s s( r a t i o)a nd

ma xi mum hys t e r e s i s s t r e s s( r a t i o) a gai ns t

de pt ha tKASHI MA

(6)

3 06

二次圧密 と過圧密を考慮 した有明粘土地盤の事前沈下予測法の適用性の検討

(J q t/

Cm JJ

Fi g. 8 Di s t r i but i o no fbo t hi ni t i a ls t r e s s( r a t i o)a nd

・ma x/ i mum hys t e r e s i s s t r e s s( r a t i o) aga i ns t de pt ha tSHI ROI SHI

(k g t/ 亡山 一)

( a ) q z i ' ,p y z i ̲

0 1 ( E 8.I) 2 5

( b) E mi , ヤmi

Fi g. 9 Di s t r i but i o nofbo t hi ni t i a ls t r e s s( r a t i o)a nd ma xi mum hys t e r e s i s s t r e s s( r a t i o) a ga i ns t de pt ha tHI GASHI YOGA

提案法は

E mi ‑ 0 , で m i‑0

(正規圧密) と

E m i≠ 0 , でm i

0 (過圧密考慮)の解析 を行 った。

Ta bl e5 De t e r mi ne dpa r a me t e r sa tKASHI MA El a s t o‑ Ti me ‑ Sc a l e ‑ pa r a me t e r s pa r a me t e r s , pa r a m. e t e r s

Cs O. 1 26 . A. 1 1 1 . 3

nd

‑2. 00

0. 2 9 8 b O. 61 3 n s 2. 00 L J 0. 01 1 . md O. 7 6 9

M o o. 7 3 0 m s O. 7 9 2

Ta bl e6 De t e r mi ne dpa r a me t e r sa tSHI ROI SHI El a s t o‑ Ti me ‑ Sc a l e‑

phs t i c e f f ec t e f f e c t pa r a me t e r s pa r a me t e r s pa r a me t e r s

・cc 1. 9 2

pK

1 4. 1 0 n c 2, 叩

̲〃 0. 3 0 0 b O. 5 8 0 n s 2. 0 0 リ 0. 0 2 3 md O. 7 0 0

:M o o. 7 40 m s o. ナ 2 0

(7)

Ta bl e7 De t e r mi ne dpa r a me t e r sa tHI GASHI YOGA El a s t o ‑ Ti me ‑ Sc a l e ‑

pl a s t i c e f f e c t e f f e L c t

pa r a me t e r s pa r a me t e r s pa r a me t e r s . Cc O. 7 8 K 8. 9 8 5 n c 2. 0 0

p : 0. 2 9 8 ち ‑0. 6 1 3‑ n s 2. 0 0 i )

0.011

‑ md O. 7 6 9

なお,鹿 島,白石 ,東与賀地区におけ る

( a ) qz i ' ,py z i ,

( b) E m i

,

ワ m i

の深度分布 を

Fi g.7‑ 9

に示す。

また,提案法 におけ る

3

地 区の入力パ ラメー ター を

Ta bl e5‑ 7

に示す。

5.

予測結果 とその精度

圧密係数は,フ ィール ドにおけ る値 が室内試験で求 めた値 よりも大 き くな ることが知 られている。慣用法, 安原法 ともに c

v f ‑αC v , ( c

vf,Cvr:フ ィール ド,室内試 験 か ら求めた圧密係数) と置 き

,α‑ 1, 5,1 0

3

ケースの予測 を行 った。なお,予測結果図は実測値 と フ ィッテ ィングの良い

α

値 のケースを示 した。国中の 白丸プロ ッ ト点は実測値 を意味する。

5. 1

鹿島地区

鹿島地区の予測沈下 曲線 を

Fi g. 1 0

に示す。提案法 は土 を弾粘塑性体 と考 えて,その弾領域 ,塑領域 にお けるひずみを随時計算 してい く方法で,応力履歴 を十 分考慮で きる。当地区の解析は,処女地盤 に対 して, 盛土荷重 が段階的 に載荷 され る場合 の計算 であ る。

有 明粘土の ように,二次圧密が顕著な地盤 では,ダイ レタンシー項 と,時間依存性 を十分 に考慮 で きない と 地盤の挙動 を表現で きない と考 えるが,実測値 とのフ ィッテ ィングを見 ると,非常 に良い結果 を得てお り, 提案法 が これ らの影響 を十分 に表現 してい る こ とを 示 している。慣用法,安原法 はそれぞれ

α‑1 0

,

1

実測値 との対応が良いが, ともに沈下量 をやや過大に 評価 している。慣用法は,経過 日数約

5 0 0 0

日で沈下が 収束 し七お り,実測値 との対応が悪い。安原法は実測 値 との対応か ら沈下が長期 に継続する傾 向が読み取れ

る。

5.2

白石地区

白石地区の予測沈下 曲線 を

Fi g. 1

1に示 す。本解析 紘,提案法 におけ る所要試験 を実施 してお らず,弾粘 塑性パ ラメー ターは,鹿島地区 と同様 とした。ただ し, 標準圧密試験結果 より求まるパ ラメー ター

c

c

, Cs , 〟

Fi g. 1 0 0bs e Ⅳe da 王 l dc a l c ul a t e ds e t t l e me nt s a tKASHI MA

( 1 99 0 0 . 1 / 2 0 ) eJ ap 5 s O t B t i me( day) 10 00 1200 Fi g. l l 0bs e Ⅳe da ndc a l c ul a t e ds e t t l e me nt s

a tSHI ROI SHI

(8)

3 08

二次圧密 と過圧密を考慮 した有明粘土地盤の事前沈下予測法の適用性の検討

等 については, 白石地区のデー タを用いている。

emi

0,

でmi

0での解析は実測値 とのフィッティングが 良 く,かな りの精度で予測で きた。 よって,本地区は 盛土荷重の載荷に伴い,降伏曲面が拡大 してい く過程 といえる結果 を得た。慣用法,安原法は と,もに

α‑ 5 、

が実測値 との対応が良い。

5. 3

東与賀地区

東与賀地区の予測沈下 曲線 を

Fi g. 1 2

に示す。本解 析は,提案法 における所要試験を実施 してお らず,弾 粘塑性パ ラメーターは,鹿島地区 と同様 とした。ただ し,標準圧密試験結果 よ り求 まるパ ラメーター

cc

,

Cs, K

等 については,東与賀地区のデータを用いてい

る。実測値 とのフィッティングを見 ると沈下傾向は良 く対応 しているものの, 1段 目盛土の沈下量を過大に 評価 している。 これはせん断ひずみ項の影響であると 思われる

。E m i‑ 0, m i‑0

E mi ≠ 0

,

でmi ≠

0で予測 沈下曲線上,かな りの差異が見 られたのは,本地区が かな り複雑な過圧密地盤であることを意味する。慣用 法,安原法は ともに

α‑ 1

が実測値 との対応が良いが, 本地盤は非常 に過圧密であ り,旧堤 に対する新荷重が

Fi g. 1 2 0bs e r v e da ndc a l c ul a t e ds e t t l e me nt s a tHI GASHI YOGA

かな り小さいために地盤内応力が圧密降伏応力内にあ る と考 えられ,慣用法,安原法 ともに沈下量を過小に 評価 している

。 5 *

cv

, 1 0 *c

v も

1 *c

v とほぼ同 じ 曲線になる。 この結果によって,慣用法,安原法の妥 当性,特徴を明らかにすることは困難である。

6.まとめ

慣用法は実測沈下の進行中にすでに収束 してお り, 有明粘土地盤では不適 と言える。安原法は,慣用法に 対 して遅延ひずみ として二次圧密が考慮 されてお り, その様子を よ く表 しているが,

3

地区のα値 がそれぞ れ異なるように

c

v値の評価に難点がある。それに対 して,提案法は初期の沈下量を過大に評価する債向に あるが,その後の沈下は実測値 との対応が よ く,実測 沈下曲線の特徴 を最 もよく表現 しえている。東与賀地

( Fi g. 1 2)

の ように,かな り複雑 な過圧密地盤で も提案法の有明粘土への適用性は良好 といえる。有明 粘土地盤の沈下予測法において,二次圧密 ・過圧密考 慮 とい う観点か ら,提案法が最 も適 している。各予測 法の特徴を

Ta bl e8

に示す。

Ta bl e8 Thec ha r a c t e r i s t i c so fe a c h pr e di c t i o nme t ho d

事前沈下予測法 パラメーター 適用 特徴 .適用限界 適用性

の決定法 範 囲 の評価

( E m i≠

新提案法

0,7ni ≠P )

排水三軸試験 二次元 二次圧密考慮

( ⊃

( E m i‑

旧提案法

0 , でm i‑0 )

排水三軸試験 二次元 二次圧密考慮 △ ‑

慣用法 標準圧密試験 一次元 二次圧密考慮不可

×

安原法 単一荷重圧密試験 一次元 二次圧密考慮

参 考

1)棚橋 ・伊勢 田 ・間鍋 :弾塑性応力ひずみ時間関係 に基づ く粘性土地盤の経時変形解析,第

3 6

回土木学 会年次学術講演概要

,pp. 1 5 4 ‑1 5 5, 1 9 8 1.

2)

安原 ・安川 :単一荷重載荷EE密試験方法 とその結 果の解釈 と適用,特殊圧密試験 に関するシンポジウ ム,発表論文集,土質工学会

,pp. 1 01 ‑1 0 8, 1 9 88.

3

)棚橋 ・馬渡 ・後藤 ・安原 ・河野 :有明粘土地盤を 事例 とした提案沈下予測法 と既往予測法 との適用性 の検討,長崎大学工学部研究報告

,γo l . 2 4,No. 4 3

,

pp. 2 4ト2 4 8,1 9 9 4.

4)

石原研而 : "土質力学〝,丸善株式会社

,pp, 2 4 4

,

1 9 8 8.

5)Ts ukada, Y. a ndYa s uha r a, K: Sc a l ee f f e c t si no ne di mens i o na lc ons ol i dat i on of c l a y , Pr oc.I S‑

HI ROSHI MA9 6, γo

l.

1, pp, . 21 1 ‑21 6.

参照

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