微小ひずみでの剛性が同一でも、ひずみによる剛性の非線形性が 異なる場合がある： 紀淡海峡大橋の支持地盤の例 繰返し載荷： 単調載荷： 異なる場合 ある 紀淡海峡大橋 支持地盤 例 Eeq （擬似）弾性 （擬似）弾性-弱粘塑性 単調載荷： E0 Esec 単調載荷 過圧密土 繰返し載荷・長期クリープ載 荷履歴がある 排水繰返し載荷 せん断層の発生 単調載荷での擬似 弾性挙動の限界 排水繰返し載荷 単調載荷 せん断層の発生 繰返し載荷： 飽和した緩い砂質土 正規圧密粘土 （擬似）弾性 強粘塑性 (Tatsuoka & Shibuya, 1991)
明石海峡 明石海峡 大橋
瀬戸由良 大橋
紀淡海峡大橋由良瀬戸大橋
紀淡海峡大橋由良瀬戸大橋
海底地形測量 海底地形図 海底地形 マルチナロビーム音響測深機 Ａルート Ａルート Ｂルート
由良瀬戸の一般的地質条件 淡路島 沖の島 未固結沖積・洪積層 洪積層（大阪層群） 1A 沖積層 段丘堆積物 洪積層（大阪層群） 0 m -50 100 -150 0 m -50 100 -150 硬岩 （和泉層） -200 -250 -300 -200 -250 -300 ピア2P & 3P、アンカー 4A : 硬岩（技術的問題は少ない）ア 、ア 硬岩（技術的問題 少な ） アンカー1A: 粘土層を含む未固結沖積・洪積層 （このような大型橋梁の基礎 が建設された例はない） が建設された例はない）
基礎底面： 浅い方が経済的 400 350 250 200 150 100 50 0 -50 (m 0 浅い方が沈下が大きい 沖積層 0 -50 段丘層 (m) -100 下部大阪層群 上部大阪層群 硬岩（和泉層） (T.P.) -150 下部大阪層群 上部大阪層群 硬岩（和泉層） -200 地質年代 87万年と160万年の不連続 地盤の硬さにも、不連続性があるか？ 下部大阪層は粘土層を含んでいても 信頼できる基礎地盤なのか？ 下部大阪層は粘土層を含んでいても、信頼できる基礎地盤なのか？
Anchorage 1A (route B) 地下連続壁 地下連続壁 沖積層 地下連続壁 洪積層 段丘堆積物 洪積層 TP – 71 m 大阪層群 (上部) 大阪層群(下部)
技術的課題
１．長大吊橋の基礎の支持地盤に、粘土層が存在する。 我が国では事例が、前例がない。 基礎の建設か可能か？ ・基礎の建設か可能か？ ２．基礎の残留沈下量を予測して、許容できるか検討する必要性。 ２．基礎の残留沈下量を予測して、許容できるか検討する必要性。 ・安全性のためには、深い方が良い。 しかし、建設コストが上昇する。 ・経済性のためには、浅い方が良い。 しかし残留沈下量が大きすぎる可能性がある。 結局、より良く・より安くの課題: 国際化の条件 パソコン等の工業製品では当然 しかし 競争の無い業界では？ しかし、競争の無い業界では？2000 (dia.= 66 mm) 1999 (dia.= 200 mm) 2000 (dia.= 116 mm) Bルート 1A柱状図 沖積層 1A柱状図 地質年代： 最上部で、 約2万年 約2万年 洪積層 Boring logsg g at 1A site, route B 硬岩
洪積層
2000 (dia.= 66 mm) 1999 (dia.= 200 mm) 2000 (dia.= 116 mm)
Bルート 1A柱状図 段丘堆積物： 地質年代： 最上部で 沖積層 1A柱状図 最上部で、 約2万年 大阪層群 (上部) 地質年代： 約 27 –87万年 大阪層群 (下部) 地質年代： 最
Silty sand to sand & gravel Clay to silt Boring logs 地質年代： 最 上部で約160万 年、最深部で約 260万年以上 y g g at 1A site, route B 260万年以上 硬岩
2.洪積世粘土層に対する課題ー１
大阪層群上部層と最下部層の変形特性（クリープ変形特性も含む と圧密特性の調査の必要性 と圧密特性の調査の必要性。 a)粘性土層、砂質土層、礫質土層の非常に複雑な層序。 ・実際の基礎の設計時では、地盤のモデル化に課題が残る。実際の基礎の設計時では、地盤のモデル化に課題が残る。 b)砂礫層の圧縮変形＊よりも粘土層の圧縮変形が問題。 （＊明石層と同等のVs、乾燥密度、三軸せん断強度等から判断）2.洪積世粘土層に対する課題ー２
c)軟弱粘性土で大ひずみが生じる課題ではなく、硬質粘土で小ひ ずみが生じる課題。 原位置でのせん断弾性波速度V から変形特性を推定できる可能性は？ ･原位置でのせん断弾性波速度Vsから変形特性を推定できる可能性は？ ･室内圧密試験 (i)不攪乱試料の採取： 容易ではなかった。 (ii)圧密試験では、ひずみ測定に特別の注意。 （LDTを用いた三軸異方圧密試験の実施） ･孔内水平載荷試験の有用性は？(m) 1.2
Total unit weight ρt(t/m3) Layer name Boring No. Altitude Depth 2000 (66mm) 2000 (116mm) 1999 (200mm) Sampling Sampling SPT blow count Water contnet, wn (%) Field tests 0 0 10 20 30 40 50 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 サ ス ペ ン シ ン H 1 2
Elastic wave velocity (m/sec)
薄い粘土層、砂礫層 -16.1 -21 3 Sand-gravel with cobbles ne Clay 22 50 17.30 Sand-gravel Clay Sand-gravel with cobbles 0 -10 0 サ ス ペ ン シ ョ ン : H 1 2年 度 板 た た き : H 1 2 年 度 板 た た き : H 1 1 年 度 (1)Suspension (2000) (2)Down hole (2000) (3)Down hole (1999) が交互に堆積する 非常に複雑な地層 -21.3 Sand-gravel with cobbles Ho lo ce n 22.50 with cobbles Sand-gravel with cobbles -30 -20 サ ス ペ ン シ ョ ン ： V p サ ス ペ ン シ ョ ン ： V s (4)Suspension (VP) (5)Suspension (VS) (2) →不攪乱試料の採 取は、非常に難しい -44.1 49.85 57.00 63 70 62 5 T er race Sand Gravel Sand-gravel Sand Sand-gravel 45.30 -44.1 -48.7 Sand Gravel Gravel Clay Clay Sand SPT blow count, N value -50 -40 (2) -81.5 -78.9 -65.7 80.05 -68.4 U ppp er O sa ka -72.6 63.70 -62.5 82.65 Sand Clay Sand 69.60 Clay 66.85 73.75 Gravel Sand Gravel Clay Clay Gravel S-g with cobbles Sand 80 -70 -60 (3) (3) O sa ka g ro up -91.6 92.75 84.70 102.60 99.70 Sand Sand Clay Sand Sand Clay Fine sand -101.4 -98.5 -83.5 Sand wn (%) -100 -90 -80 Undisturbed samples (4) (2) p -119.1 L owees t O 106.10 -115.4 113.15 -112.0 120.30 116.53 Clay Clay Sand -104.9 Sand Clay Clay -120 -110 100 (1) Iz um i g ro up -137.3 138.50 Hard rock (sandstone & gavelstone ) -140 -130 密度検層 室内土質 試験 In-situ loggin with bamma ray Vs VP (5) Field density logging
不攪乱試料の採取 砂礫: サンプル径= 200 mm 粘土 サンプル径= 116 mm 粘土、サンプル径= 116 mm 一種類のサンプリング法で粘土と砂礫の両方の不攪乱試料の採取は非常に 困難であった 異なるサンプリング径のボーリングが必要であった 困難であった。異なるサンプリング径のボーリングが必要であった。
試験結果深度分布図(1)
Silty sand to sand & gravel Clay to silt 湿潤密度ρｔ 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 含水比、N値 弾性波速度(m/sec) 1.2 地 層 名 調査孔（各々5.0m離れ） 標 高 H12年 66mm サンプ リング H11年 200mm サンプ リング 原位置 試験 H12年 116mm 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 サ ス ペ ン シ ョ ン : H 1 2 年 全単位体積重量 (gf/cm3) 含水比(%) 標準貫入試験N値 弾性波速度 (m/sec) Suspension法 (2000) -20 -10 0 沖 積 玉石混り 砂礫 粘性土 サ ス ペ ン シ ョ ン : H 1 2 年 度 板 た た き : H 1 2 年 度 板 た た き : H 1 1 年 度 サ ス ペ ン シ ョ ン ： V p Ｎ値 Suspension法 (2000) PS検層(2000) PS検層 (1999) Suspension, P波 (2000) 大阪層群(上部) 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 50 -40 -30 -48.7 中 粘性土 層 砂質土 サ ス ペ ン シ ョ ン ： V sSuspension, S波 (2000) 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 -70 -60 -50 -62.5 中 位 段 丘 層 大 阪 層 上 部 層 粘性土 砂質土 粘性土 礫質土 砂質土 -100 -90 -80 大 阪 最 下 砂質土 粘性土 層 群 層 -81.5 玉石混り 砂礫 大阪層群(下部) 地質年代： 最上部で -120 -110 100 密度検層 和 阪 層 群 下 部 層 -119.1 粘性土 含水比(%) Gamma ray 地質年代： 最上部で 約160万年、最深部で 約260万年以上 -140 -130 室内土質 試験 Ｎ 値 自 然 含 水 比 和 泉 層 群 -137.3 砂岩, 礫岩 ray Undisturbe d samples
試験結果深度分布図(1) 密度rt, 含水比、弾性波速度の深度分布： 大阪層群上部層・下部層の境界で不連続を示さない。 湿潤密度ρｔ 1.7 1.9 2.1 2.3 2.5 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 含水比、N値 弾性波速度(m/sec) 1.2 地 層 名 調査孔（各々5.0m離れ） 標 高 H12年 66mm サンプ リング H11年 200mm サンプ リング 原位置 試験 H12年 116mm 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 t
-20 -10 0 沖 積 玉石混り 砂礫 粘性土 サ ス ペ ン シ ョ ン : H 1 2 年 度 板 た た き : H 1 2 年 度 板 た た き : H 1 1 年 度 サ ス ペ ン シ ョ ン ： V p 大阪層群(上部) 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 -40 -30 -48.7 積 層 砂質土 サ ス ペ ン シ ョ ン ： V p サ ス ペ ン シ ョ ン ： V s 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 -70 -60 -50 -62.5 中 位 段 丘 層 大 阪 上 部 粘性土 砂質土 粘性土 礫質土 砂質土 -90 -80 大 最 砂質土 粘性土 層 群 部 層 -81.5 玉石混り 砂礫 砂質土 Vp 大阪層群(下部) 地質年代 最上部 -120 -110 -100 密度検層 阪 層 群 下 部 層 -119.1 粘性土 Vs 地質年代： 最上部で 約160万年、最深部で 約260万年以上 -140 -130 室内土質 試験 Ｎ 値 自 然 含 水 比 和 泉 層 群 -137.3 砂岩, 礫岩 Vs試験結果深度分布図(2) 原位置弾性波速度によるEfと三軸試験によるE0はほぼ一致。 不連続性なし。 試験結果深度分布図(2) • 圧密降伏応力 Ｐｃ (kN/m2) • 変形係数 (MN/m2) 地 層 名 調査孔（各々5.0m離れ） 標 高 H12年 66mm サンプ H11年 200mm サンプ 原位置 H12年 116mm 0 1000 2000 3000 4000 5000 y p Ｅ 1.2 名 玉石混り 粘性土 サンプ リング サンプ リング 原位置 試験 0 2000 4000 6000 8000 定ひずみ速度載荷圧密試験 （0.01～0.05%/min) 三軸圧密試験（0.002%/min) -10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 ＰＳ検層 孔内水平載荷試験 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 沖 積 層 砂質土 玉石混り 砂礫 有効土被り圧（σov'） O.C.R=1.2 O.C.R=2.2 40 -30 -20 孔内水平載荷（繰り返し載荷） 三軸圧縮試験(LDT)より求まる微小ひずみ時のＥ 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 -48.7 -62.5 中 位 段 丘 層 大 上 粘性土 砂質土 砂質土 性 礫質土 O.C.R= 6.0 -60 -50 -40 粘性土 阪 層 群 上 部 層 -81.5 粘性土 玉石混り 砂礫 砂質土 -90 -80 -70 大阪層群(下部) 大 阪 層 群 最 下 部 層 119 1 砂質土 粘性土 120 -110 -100 大阪層群(下部) 地質年代： 最上部で 約160万年、最深部で 約260万年以上 和 泉 層 群 -137.3 -119.1 砂岩, 礫岩 -140 -130 -120
試験結果深度分布図(2) 従来型の孔内水平載荷試験によるヤング率Eは非常に小さい。 大阪層群上部層と下部層の間で不連続性がない。 試験結果深度分布図(2) • 圧密降伏応力 Ｐｃ(kN/m2) • 変形係数 (MN/m2) 地 層 名 調査孔（各々5.0m離れ） 標 高 H12年 66mm サンプ H11年 200mm サンプ 原位置 H12年 116mm 0 1000 2000 3000 4000 5000 y p Ｅ 1.2 名 玉石混り 粘性土 サンプ リング サンプ リング 原位置 試験 0 2000 4000 6000 8000 定ひずみ速度載荷圧密試験 （0.01～0.05%/min) 三軸圧密試験（0.002%/min) -10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 ＰＳ検層 孔内水平載荷試験 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 沖 積 層 砂質土 玉石混り 砂礫 有効土被り圧（σov'） O.C.R=1.2 O.C.R=2.2 40 -30 -20 孔内水平載荷（繰り返し載荷） 三軸圧縮試験(LDT)より求まる微小ひずみ時のＥ 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 -48.7 -62.5 中 位 段 丘 層 大 上 粘性土 砂質土 砂質土 性 礫質土 O.C.R= 6.0 -60 -50 -40 粘性土 阪 層 群 上 部 層 -81.5 粘性土 玉石混り 砂礫 砂質土 -90 -80 -70 大阪層群(下部) 大 阪 層 群 最 下 部 層 119 1 砂質土 粘性土 120 -110 -100 大阪層群(下部) 地質年代： 最上部で 約160万年、最深部で 約260万年以上 和 泉 層 群 -137.3 -119.1 砂岩, 礫岩 -140 -130 -120
試験結果深度分布図(2) Self-bored PMTsによるヤング率は大きいが、試験が煩雑で多数の データが得られない。 試験結果深度分布図(2) • 圧密降伏応力 Ｐｃ(kN/m2) • 変形係数 (MN/m2) 地 層 名 調査孔（各々5.0m離れ） 標 高 H12年 66mm サンプ H11年 200mm サンプ 原位置 H12年 116mm 0 1000 2000 3000 4000 5000 y p Ｅ 1.2 名 玉石混り 粘性土 サンプ リング サンプ リング 原位置 試験 0 2000 4000 6000 8000 定ひずみ速度載荷圧密試験 （0.01～0.05%/min) 三軸圧密試験（0.002%/min) -10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 ＰＳ検層 孔内水平載荷試験 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 沖 積 層 砂質土 玉石混り 砂礫 有効土被り圧（σov'） O.C.R=1.2 O.C.R=2.2 40 -30 -20 孔内水平載荷（繰り返し載荷） 三軸圧縮試験(LDT)より求まる微小ひずみ時のＥ 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 -48.7 -62.5 中 位 段 丘 層 大 上 粘性土 砂質土 砂質土 性 礫質土 O.C.R= 6.0 -60 -50 -40 粘性土 阪 層 群 上 部 層 -81.5 粘性土 玉石混り 砂礫 砂質土 -90 -80 -70 大阪層群(下部) 大 阪 層 群 最 下 部 層 119 1 砂質土 粘性土 120 -110 -100 大阪層群(下部) 地質年代： 最上部で 約160万年、最深部で 約260万年以上 和 泉 層 群 -137.3 -119.1 砂岩, 礫岩 -140 -130 -120
試験結果深度分布図(2) 圧密降伏応力 py の深度分布： 上部・下部大阪層群の境界で明確な不連続性 試験結果深度分布図(2) • 圧密降伏応力 Ｐｃ (kN/m2) • 変形係数 (MN/m2) 地 層 名 調査孔（各々5.0m離れ） 標 高 H12年 66mm サンプ H11年 200mm サンプ 原位置 H12年 116mm 0 1000 2000 3000 4000 5000 y p Ｅ 1.2 名 玉石混り 粘性土 サンプ リング サンプ リング 原位置 試験 0 2000 4000 6000 8000 定ひずみ速度載荷圧密試験 （0.01～0.05%/min) 三軸圧密試験（0.002%/min) -10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 ＰＳ検層 孔内水平載荷試験 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 沖 積 層 砂質土 玉石混り 砂礫 有効土被り圧（σov'） O.C.R=1.2 O.C.R=2.2 40 -30 -20 孔内水平載荷（繰り返し載荷） 三軸圧縮試験(LDT)より求まる微小ひずみ時のＥ 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 -48.7 -62.5 中 位 段 丘 層 大 上 粘性土 砂質土 砂質土 性 礫質土 O.C.R= 6.0 -60 -50 -40 粘性土 阪 層 群 上 部 層 -81.5 粘性土 玉石混り 砂礫 砂質土 -90 -80 -70 大阪層群(下部) 大 阪 層 群 最 下 部 層 119 1 砂質土 粘性土 120 -110 -100 大阪層群(下部) 地質年代： 最上部で 約160万年、最深部で 約260万年以上 和 泉 層 群 -137.3 -119.1 砂岩, 礫岩 -140 -130 -120
降伏応力, py ’a 粘土の供試体 0 三軸異方圧密 (LDT) 降伏応力, py 粘土の供試体 5 (LDT) 三軸異方圧密 (外部変位) 10 み ε a (% ) 定ひずみ圧密 (外部変位) み 、 a (%) 10 軸ひ ず み 圧密試験 軸 ひず み 15 密試験 大阪層群上部層 No.21（65.34～65.91） 軸 20 10 100 1000 10000 2 鉛直応力軸応力 σ'a (kN/m’ (kP )2) 鉛直応力、’a (kPa)
圧密圧力-軸ひずみ：中位段丘層 Pc付近の間隙水圧/軸圧縮圧力0.3～5.0％、平均2.2％ 定ひずみ速度圧密試験 u/v = 0.3 – 5 % around the yield stress 1 .2 地 層 名 調 査 孔 （ 各 々 5 .0 m 離 れ ） 標 高 H 1 2 年 6 6 m m サ ン プ リ ン グ H 1 1 年 2 0 0 m m サ ン プ リ ン グ 原 位 置 試 験 H 1 2 年 1 1 6 m m 10 100 1000 10000 圧密圧力（kN/m2)
Vertical stress (kPa)
沖 積 層 玉 石 混 り 砂 礫 粘 性 土 0.0 1.0 2 0 TC (strain rate= 0.002 %/min.) 段丘堆積物：地質年代： - 4 8 . 7 中 粘 性 土 層 砂 質 土 2.0 3.0 4 0 a）% rain (%) 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 - 6 2 . 5 中 位 段 丘 層 大 阪 層 群 上 部 層 砂 質 土 粘 性 土 礫 質 土 混 り 砂 質 土 4.0 5.0 6.0 ひ ずみ（ε ertical st r 大 阪 層 最 下 部 砂 質 土 粘 性 土 群 層 - 8 1 . 5 玉 石 混 り 砂 礫 7.0 8.0 軸 ひ 実線 三軸圧密(LDT) 点 定ひずみ圧密 Data points:
CRS oedometer (strain rate= 0 01 0 05 %/ i ) V e 和 泉 層 群 部 層 - 1 1 9 . 1 砂 岩 粘 性 土 定ひずみ圧密と三軸圧密(LDT) 9.0 10.0 点 定ひずみ圧密 0.01 – 0.05 %/min.) 泉 層 群 - 1 3 7 . 3 砂 岩 , 礫 岩 定ひずみ圧密と三軸圧密(LDT) 軸ひずみ（εａ)～圧密圧力の比較:中位段丘層（粘性 土）
圧密圧力-軸ひずみ：大阪層群上部層 Pc付近の間隙水圧/軸圧縮圧力1.1～7.4％、平均3.5％u/v = 1.1 –7.4 % around the yield stress 定ひずみ速度圧密試験 1 .2 サ ン プ リ ン グ H 1 1 年 2 0 0 m m サ ン プ リ ン グ 原 位 置 試 験 H 1 2 年 1 1 6 m m 地 層 名 調 査 孔 （ 各 々 5 .0 m離 れ ） 標 高 H 1 2 年 6 6 m m 0.0 10 100圧密圧力（kN/m2)1000 10000
Vertical stress (kPa)
TC ( t i t 玉 石 混 り 砂 礫 粘 性 土 沖 積 1.0 2.0 TC (strain rate= 0.002 %/min.) 砂 質 土 積 層 - 4 8 . 7 3.0 4.0 εa）% rain (%) 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 砂 質 土 粘 性 土 礫 質 土 砂 質 土 粘 性 土 中 位 段 丘 層 大 阪 層 上 部 - 6 2 . 5 5.0 6.0 軸 ひずみ（ ertical st r 玉 石 混 り 砂 礫 層 群 層 - 8 1 . 5 砂 質 土 粘 性 土 大 阪 最 下 7.0 8.0 軸 実線 三軸圧密(LDT) 点 定ひずみ圧密 Data points:
CRS oedometer (strain rate= 0 01 0 05 %/ i ) V e 粘 性 土 和 阪 層 群 下 部 層 - 1 1 9 . 1 定ひずみ圧密と三軸圧密(LDT) 9.0 10.0 点 定ひずみ圧密 0.01 – 0.05 %/min.) 砂 岩 , 礫 岩 和 泉 層 群 - 1 3 7 . 3 定ひずみ圧密と三軸圧密(LDT) 軸ひずみ（εａ)～圧密圧力の比較：大阪層群上部層
圧密圧力-軸ひずみ：大阪層群最下部層（上部） 間隙水圧Pc付近の/軸圧縮圧力 0.0～4.2％ 平均1 5 4％ 定ひずみ速度圧密試験 1 .2 サ ン プ リ ン グ H 1 1 年 2 0 0 m m サ ン プ リ ン グ 原 位 置 試 験 H 1 2 年 1 1 6 m m 地 層 名 調 査 孔 （ 各 々 5 .0 m 離 れ ） 標 高 H 1 2 年 6 6 m m 0 0 10 100 1000 10000 圧密圧力（kN/m2) 平均1.5 4％
Vertical stress (kPa)
TC ( t i t 玉 石 混 り 砂 礫 粘 性 土 沖 積 層 0.0 1.0 2.0 TC (strain rate= 0.002 %/min.) 砂 質 土 層 粘 性 土 中 丘 - 4 8 . 7 2.0 3.0 4.0 εa）% rain (%) 玉 石 混 り 砂 質 土 粘 性 土 礫 質 土 砂 質 土 位 段 丘 層 大 阪 層 群 上 部 層 8 1 5 - 6 2 . 5 5.0 6.0 ひ ずみ（ ertical st r 玉 石 混 り 砂 礫 - 8 1 . 5 群 砂 質 土 粘 性 土 大 阪 層 最 下 部 7.0 8.0 軸 ひ 実線 三軸圧密(LDT) 点 定ひずみ圧密 Data points:
CRS oedometer (strain rate= 0 01 0 05 %/ i ) V e 粘 性 土 砂 岩 , 和 泉 層 群 部 層 - 1 1 9 . 1 定ひずみ圧密と三軸圧密(LDT)) 9.0 10.0 点 定 ずみ圧密 0.01 – 0.05 %/min.) 大阪層群(下部) 地質年代： 最上 部で約160万年、 最深部で約260万砂 岩 , 礫 岩 泉 層 群 - 1 3 7 . 3 定ひずみ圧密と 軸圧密( )) 軸ひずみ（εａ)～圧密圧力の比較：大阪層群最下部 層（上位） / v u = 0.0 – 4.2 % around the yield stress 最深部で約260万 年以上
圧密圧力-軸ひずみ：大阪層群最下部層（下部） 定ひずみ速度圧密試験 1 .2 サ ン プ リ ン グ H 1 1 年 2 0 0 m m サ ン プ リ ン グ 原 位 置 試 験 H 1 2 年 1 1 6 m m 地 層 名 調 査 孔 （ 各 々 5 .0 m 離 れ ） 標 高 H 1 2 年 6 6 m m 0.0 10 100 1000 10000 圧密圧力（kN/m2)
Vertical stress (kPa)
TC ( t i t 玉 石 混 り 砂 礫 粘 性 土 沖 積 層 1.0 2.0 TC (strain rate= 0.002 %/min.) 砂 質 土 層 粘 性 土 中 丘 - 4 8 . 7 3.0 4.0 εa）% rain (%) 玉 石 混 り 砂 質 土 粘 性 土 礫 質 土 砂 質 土 位 段 丘 層 大 阪 層 群 上 部 層 8 1 5 - 6 2 . 5 5.0 6.0 軸 ひずみ（ ertical st r 混 り 砂 礫 - 8 1 . 5 群 砂 質 土 粘 性 土 大 阪 層 最 下 部 7.0 8.0 軸 実線 三軸圧密(LDT) 点 定ひずみ圧密 V e Data points:
CRS oedometer (strain rate= 0 01 0 05 %/ i ) 粘 性 土 砂 岩 , 和 泉 層 群 部 層 - 1 1 9 . 1 定ひずみ圧密と三軸圧密(LDT) 軸ひずみ（εａ)～圧密圧力の比較：大阪層群最下部 9.0 10.0 0.01 – 0.05 %/min.) 大阪層群(下部) 地質年代： 最上 部で約160万年、 最深部で約260万砂 , 礫 岩 泉 層 群 - 1 3 7 . 3 軸ひずみ（εａ)～圧密圧力の比較：大阪層群最下部 層（下位） 最深部で約260万 年以上
硬質粘土の圧密試験では、Bedding errorは非常に大きい 0 Anisotropic TC (LDT) 5 (%) Anostrpopic TC (external) 部変 大阪層群(下部) 10 ain , ε a CRS oedometer 10 rti ca l str a 15 Ve r
Osaka group (lower) Specimens No. 44 & 45 (TP -86 99m)
20
10 100 1000 10000 100000
Eff ti ti l t σ' (kN/ 2)
(TP 86.99m)
圧密圧力-軸ひずみ：粘土層集積（LDT）LDTを用いた三軸異方圧密試験(K= 0.5) 1 .2 サ ン プ リ ン グ H 1 1 年 2 0 0 m m サ ン プ リ ン グ 原 位 置 試 験 H 1 2 年 1 1 6 m m 地 層 名 調 査 孔 （ 各 々 5 .0 m 離 れ ） 標 高 H 1 2 年 6 6 m m 0 10 100 1000 10000 圧密圧力（kN/m2)
Vertical stress (kPa)
. 玉 石 混 り 砂 礫 粘 性 土 沖 積 1 砂 質 土 積 層 - 4 8 . 7 (%) n (%) 2 砂 質 土 粘 性 土 礫 質 土 砂 質 土 粘 性 土 中 位 段 丘 層 大 阪 層 上 部 - 6 2 . 5 2 ず み εa ( cal strai n 深度 (m) 玉 石 混 り 砂 礫 砂 質 土 層 群 部 層 - 8 1 . 5 砂 質 土 粘 性 土 大 阪 最 下 3 軸ひ ず 標高：-51.6 中位段丘層 標高：-64.2 大阪層群上部層 標高 64 5 大阪層群上部層 V erti c 深度 (m) -51: 段丘層 -64.2: 大阪層群（上部） 粘 性 土 和 阪 層 群 下 部 層 - 1 1 9 . 1 4 標高：-64.5 大阪層群上部層 標高：-75.2 大阪層群上部層 標高：-87.8 大阪層群最下部層（上位） 標高：-103 5 大阪層群最下部層(下位） 75.2: --87.8: 大阪層群（下部） 103 5 砂 岩 , 礫 岩 和 泉 層 群 - 1 3 7 . 3 5 標高：-103.5 大阪層群最下部層(下位） 103.5:
-試験結果深度分布図(2) 圧密降伏応力 py の深度分布： 上部・下部大阪層群の境界で明確な不連続性 試験結果深度分布図(2) • 圧密降伏応力 Ｐｃ (kN/m2) • 変形係数 (MN/m2) 地 層 名 調査孔（各々5.0m離れ） 標 高 H12年 66mm サンプ H11年 200mm サンプ 原位置 H12年 116mm 0 1000 2000 3000 4000 5000 y p Ｅ 1.2 名 混り 粘性土 サンプ リング サンプ リング 原位置 試験 0 2000 4000 6000 8000 定ひずみ速度載荷圧密試験 （0.01～0.05%/min) 三軸圧密試験（0.002%/min) -10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 ＰＳ検層 孔内水平載荷試験 段丘堆積物：地質年代： 最上部で約2万年 沖 積 層 砂質土 玉石混り 砂礫 有効土被り圧（σov'） O.C.R=1.2 O.C.R=2.2 40 -30 -20 孔内水平載荷（繰り返し載荷） 三軸圧縮試験(LDT)より求まる微小ひずみ時のＥ 大阪層群(上部) 地質年代： 約 27 –87万年 -48.7 -62.5 中 位 段 丘 層 大 上 粘性土 砂質土 砂質土 礫質土 O.C.R= 6.0 -60 -50 -40 粘性土 大 阪 層 群 上 部 層 -81.5 粘性土 玉石混り 砂礫 砂質土 -90 -80 -70 大阪層群(下部) 大 阪 層 群 最 下 部 層 119 1 砂質土 粘性土 -110 -100 大阪層群(下部) 地質年代： 最上部で 約160万年、最深部で 約260万年以上 和 泉 層 群 -137.3 -119.1 砂岩, 礫岩 -140 -130 -120 約 年以
応力 弾性的変形特性（類似） 最下部層 最下部層 （支持層として信頼できる） 降伏応力 橋梁基礎建設 による増加応力 上部層 （圧縮を無視できない） ひずみ 降伏応力 （圧縮を無視できない） ひずみ 0
圧密降伏応力と変形係数の相関（１） 3000 大阪層群上部層 大阪層群最下部層 み での 2000 / m 2 ) 大阪層群最下部層 TP-78.2 TP-104.3 微 小ひず み M N/m 2 ) 1000 E0 (M N / TP-71.7 TP-69 1 TP-57.3 TP-85.3 TP-77.4 験 による 微 グ 率、E 0 (M 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 TP-61.0TP 69.1 TP-51.6 軸 圧縮試 験 ヤン グ pc～E0 関係 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 pc (kN/m2) 三 軸 圧密降伏応力, pc (kN/m2) • 大阪層群上部層と最下部層の間で a)三軸圧縮試験による微小ひずみでのヤング率 E0 には不連続性が無い。 b)しかし、圧密降伏応力 pc には不連続性がある。 c)上部層内部ではE と p の間には良い相関がある 従って 調査結果には整 c)上部層内部ではE0 と pc の間には良い相関がある。従って、調査結果には整 合性がある。
圧密降伏応力と変形係数の相関（２） 2000 2500 TP-103.48 TP-102.97 TP-86.07 求 めた M N/m 2 ) 1500 2000 M N/ m 2 ) TP-75.31 TP-64.22 TP-104.93 TP-88.58 TP-87.78 速 度から 求 グ 率、E f (M 1000 Ef (M 大阪層群上部層 群 部 TP-63.44 TP-62.7 せ ん断波 速 で のヤン グ 0 500 TP-67.67 大阪層群最下部層 TP-50.78 位 置弾性 せ 小 ひずみ で pc～Ef 関係 0 2000 4000 6000 8000 10000 pc (kN/m2) 原 位 微 小 圧密降伏応力, pc (kN/m2) 大阪層群上部層と最下部層の間で、 a)原位置弾性波速度から求めた微小ひずみでのヤング率 Ef には不連続性が無い。 b)しかし、圧密降伏応力、 ppcc には不連続性がある。続 c)上部層内部と下部層内部のそれぞれでは、Ef と pc の間には相関がある。従って、 調査結果には整合性がある。
3000 た 圧密降伏応力と変形係数の相関（２） 2500 3000 m 2 ) Relation for depth= -75 2 m or less か ら求め た グ率 M N/m 2 ) 1500 2000 Ef (M N/ m depth 75.2 m or less 断 波速度 か でのヤン む）、E f (M 1000 r-po lat ed TP-51 8m Depth= 84.5 m or more depth= -75.2 m 弾 性せん 断 小 ひずみ 挿 値も含 む 0 500 In te r TP 51.8m p 原位置 弾 微小 （内 挿 0 2000 4000 6000 8000 10000 Measured py (kN/m2) 圧密降伏応力, pc (kN/m2) 大阪層群上部層と最下部層の間で、 a)原位置弾性波速度から求めた微小ひずみでのヤング率 Ef には不連続性が無い。 b)しかし、圧密降伏応力、 ppcc には不連続性がある。続 c)上部層内部と下部層内部のそれぞれでは、Ef と pc の間には相関がある。従って、 調査結果には整合性がある。
120 異方圧密三軸圧縮試験（軸ひずみはLDTで測定） 100 数 80 指 数1 /C s 中位 段丘層 数 C s の逆 数 60 前 の圧縮 指 大阪層群 最下部層 大阪層群 の 圧縮指 数 20 40 降伏 前 上部層 降 伏前 の 0 20 降 0 2000 4000 6000 8000 10000 圧密降伏応力Pc(kＮ/m圧密降伏応力, pc (kN/m22)) E0-pc関係、Ef-pc関係とほぼ同じ結果
100 定ひずみ速度圧密試験 80 90 数 60 70 指 数 1 /Cs 中位 段丘層 数 C s の逆 数 40 50 前 の圧縮 指 大阪層群 上部層 大阪層群 の 圧縮指 数 20 30 降伏 前 最下部層 降 伏前 の 0 10 降 0 2000 4000 6000 8000 10000 圧密降伏応力Pc(kＮ/m圧密降伏応力, pc (kN/m22)) E0-pc関係、Ef-pc関係とほぼ同じ結果。しかし、測定された軸ひずみには 誤差が大きいので、1/Csが大きく過小評価されている。
応力 弾性的変形特性（類似） 最下部層 最下部層 （支持層として信頼できる） 降伏応力 橋梁基礎建設 による増加応力 上部層 （圧縮を無視できない） ひずみ 降伏応力 （圧縮を無視できない） ひずみ 0
不攪乱粘性土試料の 圧密排水三軸試験 圧密排水三軸試験
Sample No. No.19 No.20 No.38 No.44 S l i 64 68 65 02 85 78 88 07 0 (m) 40 Depth 0m sandbar 0 (m) 40 0 (m) 40 Depth 0m sandbar Sampleing Depth 64.68m ～65.02m 65.02m ～65.34m 85.78m ～86.28m 88.07m ～88.72m ρt g/cm3 2.009 1.901 1.926 2.065 ρd g/cm3 1.611 1.439 1.492 1.700 No 19 40 60 Alluvium Terrace deposit No 19 40 60 40 60 Alluvium Terrace deposit ρs g/cm3 2.705 2.693 2.627 2.678 wn % 24.7 32.1 29.1 21.5 e 0.679 0.871 0.761 0.576 Sr % 98.4 99.2 100.5 100.0 No.19 No.20 No 38 80 60 64 65 100m Osaka group (Pleistocene) No.19 No.20 No 38 80 60 64 65 60 64 65 100m Osaka group (Pleistocene) 2～75mm % 0.0 0.0 0.0 0.0 75μm～2mm % 42.9 8.3 3.1 1.5 5～75μm % 23.3 37.1 43.4 64.3 under 5μm % 33 8 54 6 53 5 34 2 No.38 No.44 100 (m) 86 88 200m Hard Rock No.38 No.44 100 (m) 86 88 86 88 200m Hard Rock 粘土試料の深度 under 5μm % 33.8 54.6 53.5 34.2 Uc * * * * Uc' * * * * mm 2.000 0.425 0.250 0.106 D50mm 0 0303 0 0034 0 0042 0 0101 D50 mm 0.0303 0.0034 0.0042 0.0101 wL % 31.9 54.7 86.1 70.3 wp % 10.3 13.6 24.0 26.2 Ip 21 6 41 1 62 1 44 1 Ip 21.6 41.1 62.1 44.1
Clay Clay Clay Silt
400 500 Creep (24h) 1/5 1/5 Undistrubend (ec= 1.03) (dv/dt)0= 0.0076 %/m
Kitan Clay No.19 CD TC Depth= 64.9m ' = 340 kPa a) 0 (m) Depth db 0 (m)0 (m) Depth db 200 300 Creep (12h) ( ) Creep (12h) 1/5 1/5 1/5 1/5 1/5 h= 340 kPa viat or St ress, q ( kP a 40 0m sandbar Alluvium Terrace deposit 40 40 0m sandbar Alluvium Terrace deposit 0 0 0 5 1 0 1 5 2 0 0 100 10? 5 1/5 1/5 1/10 1/5 Reconstituted (ec= 0.82) (dv/dt)0= 0.0042 %/m Axial strain, v (%) De v 0 No.19 No.20 60 64 65 100m Osaka group (Pleistocene) deposit No.19 No.20 60 64 65 60 64 65 100m Osaka group (Pleistocene) deposit 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2 1 volum e (%) No.38 No.44 80 100 86 88 200m Hard Rock No.38 No.44 80 100 86 88 86 88 200m Hard Rock 1200 1400 1600 100 Undisturbed (ec= 0.61) (dv/dt)0= 0.0033 %/m Kitan Clay No.44
CDTC Test Depth= 88 m ' 470 kP Pa) 100 (m) 100 (m) 不攪乱試料と練り返し試料の変形 600 800 1000 1/100100
The other changes in the strain rate: 10 times & 1/10 times
1/100 Reconstituted (ec= 0.79) (d /dt) 0 0037 %/ 'h= 470 kPa viator Stress, q (k P 不攪乱試料と練り返し試料の変形 強度特性の差は、深くなるほど大 きくなる。特に、深度82 mを超える 1 0 (%) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 200 400 20 1/5 5 10 5 1/5 1/10 1/50 (dv/dt)0= 0.0037 %/m Da v Axial strain, v (%) きくなる。特 、深度 を超える と差は急に大きくなる. 4 3 2 vol (
洪積世粘土層に対する調査結果の結論
大阪層群上部層と下部層の間で、
a) Vsには不連続性が見られない（板たたきとサスペンショ
a) Vsには不連続性が見られない（板たたきとサス ンショ
ン法で）。
b) 孔内水平載荷試験（プレボーリング形式）の結果にも不
連続性はない。非常に小さい剛性。
大ひずみの時の剛性を測定しているため。
)室内圧密試験による圧密降伏応力には大きな不連続性
c)室内圧密試験による圧密降伏応力には大きな不連続性。
地質年代から見ても、両者は不整合である。
d)上記a b cの理由は 最下部層の応力ひずみ関係の線形
d)上記a,b,cの理由は、最下部層の応力ひずみ関係の線形
性が高いためである。
粘性土の粘性的変形特性（クリープ変形特性を含む）の
調査
調査
・クリープ載荷試験の実施
・粘性に基づくひずみ速度の影響の調査とそれに基づく
非線形三要素モデルパラメータの評価
アンカー 1A Diaphragm walls Diaphragm walls地下連壁 沖積層 地下連壁 沖積層 洪積層 段丘層 TP 71 洪積層 TP – 71 m 上部大阪層群 下部大阪層群 51 m 下部大阪層群
基礎の沈下特性の簡略な推定
a)地層が鉛直及び水平方向に非常に複雑なので、詳細な数値計算 は馴染まない。 は馴染まない。 ⇒応力分散を考慮した一次元仮定 b)Vsの値を参考にしつつ、主に圧密試験結果に基づいて物性値を推 定 定。 c)下部工建設完了後の残留沈下の予測。 (i)中間砂礫層が排水層であると仮定。 (ii)非線形三要素モデルによる荷重履歴を考慮した推定 （荷重履歴の影響を考慮した計算） ・短い一次圧密期間（実際に 仮に中間砂礫層の排水性が短い 次圧密期間（実際に、仮に中間砂礫層の排水性が 悪い場合は、即時沈下量は計算値よりも小さくなり、 残留沈下量は計算値よりも大きくなる：今後判断が必要） 小さい残留沈下 ・小さい残留沈下 明石海峡大橋2Pと3Pの残留沈下と比較して判断長期圧密試験
長期
密試験
有効土被り圧＋増加荷重∆p ∆p= 196 2 294 3 392 4 kＮ/m2（20 30 40 tf/m2） ∆p= 196.2、294.3、392.4 kＮ/m （20,30,40 tf/m ） ∆t＝30日載荷 試験は通常の圧密試験方法（LDTを用いていない、供試体 高さが2cmであるので大きめな値である可能性有）不攪乱硬質粘土の一次元圧縮試験（大阪湾）
σv' (kPa) 0 (m) Depth 0 m Sand bar 0 (m) Depth 0 m Sand bar 0 1 10 100 1000 10000 大阪層群上部層No.21-4 大阪層群最下部層 No.44-5 Sample no. No.19 N 20 40 60 64 100 m Alluvium Osaka group (Pleistocene) Terrace deposit Sample no. No.19 N 20 40 60 64 100 m Alluvium Osaka group (Pleistocene) Terrace deposit 5 大阪層群上部層 No.25-4 No.20 No.38 No.44 80 65 86 88 Hard Rock 200 m (Pleistocene) No.20 No.38 No.44 80 65 86 88 Hard Rock 200 m (Pleistocene) 10 ε ir (%) 試験結果 シミュレーション結果 100 (m) 100 (m) 10 シ シ 結果 15不攪乱硬質粘土の一次元圧縮試験（大阪湾）
σ ' (kPa) 0 (m) Depth 0 m Sand bar 0 (m) Depth 0 m Sand bar 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 σv (kPa) No.44-5 Sample no. No.19 N 20 40 60 64 100 m Alluvium Osaka group (Pleistocene) Terrace deposit Sample no. No.19 N 20 40 60 64 100 m Alluvium Osaka group (Pleistocene) Terrace deposit 5 No.25-4 No.20 No.38 No.44 80 65 86 88 Hard Rock 200 m (Pleistocene) No.20 No.38 No.44 80 65 86 88 Hard Rock 200 m (Pleistocene) ε ir (% ) Experiment No.21-4 100 (m) 100 (m) 10 Experiment Simulated 15非線形三要素モデルの概要
σ EP1 V 粘 σ EP2 EP1 v 粘性 応力 非 粘
e ir （非線形） 粘 性応 力 v
応 ir 0 ir f 粘性応 力 e
ir （非線形） 力 不可逆ひずみ 弾性ひずみ f
非線型三要素モデルの一般式 （ h N I h d l）
σ=σf(ir)+σv(ir)=σf(ir )・{1+gv(ir )}（the New Isotach model）
m リファレンス応力 ε ひずみ ( ) 1 exp 1 1 m ir ir v ir r g
沈下変形解析：荷重条件
400 500 クリープ計算時は考慮しない 300 400 ケープル 100 200 （ kN/m 2 ) 築島 連壁 -100 0 増 加荷重 （ 掘削 頂版・躯体 -300 -200 増 荷重変化 頂版・躯体 -500 -400 荷重変化 沈下計算用荷重 計算位置標高-71.0m（連壁先端） 500 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 経過時間（年）1000 1200 15 20 ⑤ ⑥ ⑦ ①上載圧まで載荷 ②50年クリープ 300 400 500 ケーブル step4 step5 クリープ計算時は考慮しない Step4 Step5 ケ ブル クリープ計算時は考慮しない 600 800 ⊿ p( kN /m 2 ) 10 15 下 量 (c m ) ① ② ④ ③ ③築堤 ④放置（クリープ） ⑤連壁 ⑥頂版、躯体自重 ⑦50年クリープ 0 100 200 300 加 荷 重 （ kN/m 2) 築島 連壁 掘削 ケーブル step1 step2 step step4 掘削 Step4 ケーブル Step1 築島Step2 連壁 Step3 200 400 増加荷重 ⊿ 5 沈 下 No.25.4 -400 -300 -200 -100 増 加 荷重変化 沈下計算用荷重 掘削 頂版・躯体 計算位置標高 71 0m（連壁先端） 掘削 頂版・躯体 計算位置標高-71 0m(連壁先端） 0 40 50 60 70 80 90 100 経過時間 (年） 0 -500 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 経過時間（年） 計算位置標高-71.0m（連壁先端）計算位置標高 71.0m(連壁先端） 1000 1200 ⑤ ⑥ ⑦ a)地盤内荷重分散を考慮して いない 600 800 ⊿ p( kN /m 2 ) ② ④ ③ ⑤ ①上載圧まで載荷 ②50年クリープ ③築堤 ④放置（クリープ） ⑤連壁 いない。 b)上部層に試料No.25.の物性 を用いた場合 200 400 増加荷重 ⊿ No.25.4 ① ⑤連壁 ⑥頂版、躯体自重 ⑦50年クリープ 0 0 2 4 6 8 10 軸ひずみ εv(%)
非線形三要素モデルによる解析での圧縮量 アンカレッジ1A最下部 の深度 TP-71.0 m TP-6.2.4 ma) 大阪層群上部層1) 7.6 cm 18.5 m 大阪層群上部層2) 1.10 cm 2.7 cm 大阪層群最下部層3) 4.0 cm 4.0 cm 合計 11.6 cm 1), 22.5 cm 1), 合計 , 5.1 cm 2) , 6.7 cm 2) a)上部層の一部が支持層となる場合。 1)試料N 21の物性で計算 明石海峡大橋の実際の 1)試料No.21の物性で計算、 2)試料No.25の物性で計算、 3)試料No.44-5の物性で計算 長期残留沈下に近い値： 許容できる
明石海峡大橋の実測例 2P 由良瀬戸大橋では 2 ) 由良瀬戸大橋では 荷重が半分程度に軽減 (kgf/cm 8 1 0 1 2 主 塔 建 設 終 了 1 4 th O c t. 1 9 8 9 均接地圧 2 4 6 主 塔 建 設 終 了 -2 0 0 基礎 平 -2 0 -8 0 -6 0 -4 0 2 0 下 量 (mm) １ ９ ９ ５ 年 兵 庫 県 南 部 地 震 -1 4 0 -1 2 0 -1 0 0 8 0 沈 下 2 P 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 -1 4 0 経 過 時 間 （ 日 ）
明石海峡大橋の実測例 3P m 2 ) 1 0 圧 ( kgf /c m 6 8 1 0 主 塔 建 設 終了 2 6 th Jan . 1 9 9 0 平 均接 地 圧 2 4 主 塔 建 設 終了 0 1 0 平 0 -3 0 -2 0 -1 0 下 量 (mm) -6 0 -5 0 -4 0 3 P 沈 下 1 9 9 5 年 兵 庫 県 南 部 地 震 0 2 5 0 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 1 2 5 0 1 5 0 0 1 7 5 0 2 0 0 0 -7 0 経 過時 間 （ 日 ）
アンカー 1A Diaphragm walls Diaphragm walls 地下連壁 沖積層 地下連壁 沖積層 洪積層 中位段丘層 TP 71 TP – 62.5 m 洪積層 上部大阪層群 下部大阪層群 51 m TP – 71 m TP – 81.5 m 下部大阪層群 現在の設計課題： しかし、基礎をもっと浅くできないか？
