高精度室内試験とエネルギー的観点に基づく複数回液状化特性の解明と予測手法の開発

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同一の砂質地盤において複数回液状化する場合の地盤強度特性を把握するために、多層リングせん断試験装置と中空ねじりせん断試験装置を用いて、同一の供試体に対して4～5回の連続した液状化試験を実施した。試験条件として、初期相対密度、初期拘束圧、せん断ひずみ量を変化させ、これらの因子がどの程度複数回液状化特性に影響し得るかを系統的に実験を行った。その結果、直前のせん断ひずみ履歴量が大きいと著しく再液状化強度が低下することを示し、一方で、小さなせん断ひずみ履歴を与えると再液状化強度が増加することを示した。また、液状化過程中の平均有効主応力の変化を考慮した応力比-ひずみ関係よりエネルギー的指標を算出し、この指標を用いて再液状化強度との関係を定量的に評価することを試みた。実験結果に基づいて、このエネルギー的指標には再液状化強度を増加させるエネルギー分(正の効果)と減少させるエネルギー分(負の効果)があることを仮定し、有効応力経路図における変相線がこれらの2種類のエネルギー分の境界であるとして分析を行った。2種類のエネルギー分と再液状化強度との関係性を調べたところ、有効応力経路上の変相線に至るまでの「正の効果」が大きいほど再液状化強度は大きく、変相線に至った後の「負の効果」が大きいほど再液状化強度が小さくなることを示した。さらに、2種類のエネルギー分と再液状化強度の関係性を定式化し、実測値と計算値の比較を行った。その結果、液状化過程中の平均有効主応力の変化を考慮することによって、再液状化強度の予測精度が大幅に向上することを示した。