強震時に地盤の液状化・側方流動の影響を受ける構造物基礎の終局耐力・変形性能の評価

本研究では、強震時における液状化・側方流動が構造物基礎(特に杭基礎)に与える影響を明らかにし、構造物基礎の耐力と変形性能の評価法および補強対策法の開発・確立を目的とし、現地調査、水平振動試験、数値解析に基づいて種々の検討を行ったものであり、以下の結論を得た。(1)液状化・側方流動地盤の動的変位および残留変位とその空間分布の予測法を提案し、実事例と比較検証することで、その有効性を確認した。(2)被害・無被害例の逆解析および水平振動実験結果に基づいて、液状化層・側方流動層及びその上部に位置する非液状化層の地盤反力係数・土圧を評価することで、これらの地盤反力と変位の関係を評価した。(3)兵庫県南部地震の杭基礎事例調査に基づいて、液状化・側方流動が基礎の耐力と変形性能に与える影響を把握するとともに、これらの影響が適切に評価できる、2次元有限要素法、応答変位法を開発し、その有効性を示した。(4)兵庫県南部地震時に被害を受けた杭基礎構造物に対し、種々の液状化被害対策工を想定した有効応力解析から、靱性のある杭を用いること、建物周囲を地中連続壁で囲むこと、あるいは地盤改良が杭被害軽減に対して有効であることを確認した。しかし、地中連続壁を用いた場合、地中連続壁支持地盤付近で杭応力が増大する可能性があること、また連壁の支持深度を深くするほど、建物への入力地震動が増大し、上部構造物の応答が大きくなる可能性のあることを示した。以上をまとめて、液状化側方流動を考慮した基礎の耐震設計法の可能性を示した。

本研究では、強震時における液状化・側方流動が構造物基礎(特に杭基礎)に与える影響を明らかにし、構造物基礎の耐力と変形性能の評価法および補強対策法の開発・確立を目的とし、現地調査、水平振動試験、数値解析に基づいて種々の検討を行ったものであり、以下の結論を得た。(1)液状化・側方流動地盤の動的変位および残留変位とその空間分布の予測法を提案し、実事例と比較検証することで、その有効性を確認した。(2)被害・無被害例の逆解析および水平振動実験結果に基づいて、液状化層・側方流動層及びその上部に位置する非液状化層の地盤反力係数・土圧を評価することで、これらの地盤反力と変位の関係を評価した。(3)兵庫県南部地震の杭基礎事例調査に基づいて、液状化・側方流動が基礎の耐力と変形性能に与える影響を把握するとともに、これらの影響が適切に評価できる、2次元有限要素法、応答変位法を開発し、その有効性を示した。(4)兵庫県南部地震時に被害を受けた杭基礎構造物に対し、種々の液状化被害対策工を想定した有効応力解析から、靱性のある杭を用いること、建物周囲を地中連続壁で囲むこと、あるいは地盤改良が杭被害軽減に対して有効であることを確認した。しかし、地中連続壁を用いた場合、地中連続壁支持地盤付近で杭応力が増大する可能性があること、また連壁の支持深度を深くするほど、建物への入力地震動が増大し、上部構造物の応答が大きくなる可能性のあることを示した。以上をまとめて、液状化側方流動を考慮した基礎の耐震設計法の可能性を示した。