土の繰返し単純せん断時の間隙水圧蓄積評価と粘土砂互層地盤の地震後沈下予測への適用

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非排水状態において、粘土が繰返しせん断ひずみを受けた場合の間隙水圧の蓄積量をもとに、繰返し載荷後の間隙水圧消散によって生じる沈下の推定および粘土砂互層地盤の地震後沈下予測を行った。繰返しせん断によって粘土中に蓄積される過剰間隙水圧は与えられるせん断ひずみレベル、繰返し回数、粘土の過圧密比によって変化するため、過剰間隙水圧を正確に測定可能でかつ現場の応力状態を再現できるような試験装置が必要なことから、ひずみ制御動的単純せん断試験器を作成した。また、1993年3月のGeotechnical Testing Journalにおいて、"A Low-Compliance Bi-Directional Cyclic Simple Shear Apparatus"と題する報告がなされた。その中では多くの試験上の問題点が指摘された。そこで、ここでも地震時においては地盤は水平多方向にせん断されることから、2方向載荷が可能にするとともに、せん断中の上部ペデスタルとベース間のロッキングを極力避けるような構造とした。実験では、特に定体積条件での繰返しせん断試験を行い、繰返しせん断中の粘土の剛性の低下、有効応力の減少、繰返しせん断後の間隙水圧消散過程における沈下速度について調べた。また、粘土砂互層地盤の地震後沈下に関しては、砂層の液状化を考慮した沈下計算を行い、粘土層においても地震後には、砂層と同程度の沈下を生じることを明らかにした。さらに地震中に粘土層内部に蓄積された過剰間隙水圧を予測することにより、地震後の過剰間隙水圧消散過程の計算を可能にした。そして、モデル地盤において、実際の地震後沈下速度を計算した結果、正規圧密粘土に載荷した場合よりはるかに速い沈下速度を得た。このことは、実際メキシコシティーにおいて測定されたように、粘土層の地震後沈下速度が非常に速いということと一致することがわかった。