砂地盤上の既設構造物に対する固化工法による液状化対策に関する研究

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臨海部に多く存在する既設石油タンクの液状化対策工法として薬液注入固化工法を取り上げ,遠心模型実験並びに有限要素解析により、その地震時沈下挙動について調べた.模型実験並びに数値解析では,改良地盤の強度,改良幅は一定とし,改良深さをパラメータとした.実験モデルは試験装置の制約上2次元とし,幅440mm×奥行150mmせん断土槽内に作成した.厚さ150mm相対密度約50%の硅砂8号砂層上に模型タンクを設置した.地盤改良を施すケースでは、予めコンテナ内で硅砂に特殊シリカ系水ガラスを注入して作成したもの(一軸強度約150kPa)を所定の大きさに切りだしたものをタンク直下に設置した.改良幅は160mm一定とした.模型タンクは,厚さ0.7mmアルミ製枠(幅140mm,実物換算で7m)で作成した.その中に50G場でタンク接地圧が100kPaとなるように鉛散弾を入れた.このようにして作成した模型地盤に対して,50Gの遠心加速度場において実物換算で2Hzの正弦波(最大加速度約0.34G)を20波入力することにより,振動実験を行った.数値解析には橋口らが提案してしてる拡張下負荷面モデルを用いた.薬液注入により改良された地盤は,土粒子骨格については未改良のものとほとんど変わらないと考えられることから,ほとんどのパラメータは未改良砂と同じとし,過圧密比と透水係数の2つのパラメータのみ変更した.模型実験・数値解析の結果,1.タンク直下の地盤改良は改良幅が小さくても,沈下抑制に対して効果的あること,2.タンク直下地盤に改良を施すと,その側方への変形は抑制されるものの,周辺地盤はかえって液状化しやすくなること,3.地震動後の改良地盤自体の変形が非常に小さい場合,沈下のほとんどはその直下の未改良砂地盤の圧縮沈下と未改良砂地盤の側方変形により発生し,沈下量は未改良率に比例することなどがわかった.