液状化地盤への限界耐力設計法の適用に関する研究

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限界耐力法の液状化地盤への適用を数値解析により検討した。地盤の非線形性は限界耐力法では等価線形解析によって考慮されるため、地盤改良を考慮した2次元等価線形解析を行い、地盤改良範囲および改良された地盤物性値の変動が地盤および建物の地震時挙動に及ぼす影響と耐震設計への応用について検討した。地盤改良範囲が建物幅に対して十分大きい場合には周辺地盤の液状化が建物に及ぼす影響は小さいが、地盤改良範囲が建物幅に対して十分でない場合には周辺地盤の液状化による地盤変位が外力の働きをするため、杭のような地中構造物の設計には注意が必要であることを明らかにした。次に液状化対策工法としての不飽和砂の利用を提案した。砂層の不飽和化により液状化強度を上昇させることが可能であることは室内実験で確かめられている。そこで実地盤への応用を目的とし、有効応力解析を行った。解析モデルは日本の沖積平野に典型的な地盤構成を複数設定し、それぞれの地盤モデルに対して、砂層の不飽和化により液状化強度が上昇するケースと液状化対策無しで砂層が液状化するケースとを検討し、解析結果を比較した。結果より、砂層の不飽和化は軟弱地盤の液状化抑止に効果的であるだけでなく、液状化地盤中の杭の地震時応力を低減することができることを示した。さらに、浅い層にある液状化層を対策するだけではなく、深い層に存在する液状化層を液状化対策することが地盤の地震応答を低減するには重要であることを明らかにした。また杭に地震時水平応力については、液状化層が深くまで広範囲にわたる場合には砂層の不飽和化により、杭の最大曲げモーメント発生深さが浅い位置に移動することを確認した。以上、砂層の不飽和化による液状化強度の上昇が液状化対策工法として利用しうることを示した。