砂の年代効果の実験時間5000倍圧縮の実現～結晶のオストワルド熟成の利用～

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現行のFL法は，実際は液状化しない地盤であってもしばしば液状化すると判定される(液状化強度が過小評価される)，大いに合理化の余地がある液状化判定法となっている。液状化強度を過小評価することの主な原因として，年代効果が指摘されている。年代効果による液状化強度の増加メカニズムは，微小地震や過圧密等により微視的粒子構造が安定化することと，化学的作用による粒子間の結合(ボンディング)の発達である。実際の地盤では，この2つが相互に作用し，液状化強度が増加していくものと考えられている。これらのうち，化学的作用によるボンディングが発達し顕在化するには，例えばシリカを主成分とした珪砂では100年あるいはそれ以上の年月がかかるため，その過程を再現する事は極めて困難であり，化学的作用による年代効果が液状化強度に及ぼす影響を調べる研究はほとんど行われてこなかった。そこで本研究では，炭酸カルシウム結晶の熟成効果に期待して，粒子そのものが炭酸カルシウムでできているサンゴ砂に着目し，養生期間確保の有無を変えたサンゴ砂供試体のCD試験を介してボンディング発達の有無を調べた。その結果，ピーク強度については養生期間による違いは確認できなかったが，せん断初期の剛性については，養生期間を設けることで明らかに増加する結果が得られ，その結果は炭酸カルシウムを人工的に粒子表面に析出させボンディングを形成した砂と同様であった。このことから，年代効果のうち，ボンディングの発達による液状化強度の増加メカニズムに対しては，サンゴ砂供試体を使用することで現象の再現時間を大幅に圧縮できる可能性があることが認められた。