実地震荷重の高速載荷実験による砂の流動大変形特性の研究

1995年阪神・淡路大震災などの際,液状化に伴う地盤の流動に起因して,多くの構造物が甚大な被害を受けてきた。これに対し,本研究では高速載荷型中空ねじリせん断試験装置を作成し,その発生メカニズムや予測・対策手法の検討を行うことを目的とした。そのため,まず,高速載荷型中空ねじりせん断試験装置の開発・作製を行った。これは,(1)高速載荷が行えること,(2)数十%といった大変形まで実験が行えること,(3)液状化した状態の非常に小さい抵抗力を測定できること,といった特長を有している。このため,載荷方法として色々と検討した結果,ソレノイドタイプの特殊な装置を作製した。そして,この装置を用いて,豊浦砂に対して,低周波から高周波の繰返し載荷のもとでの液状化試験を行った。その結果,1Hz〜10Hzまでの振動数は液状化強度特性に影響しないとの結果が得られた。ただし,これは粘性がないきれいな砂で,しかも液状化し易いゆるい密度だけの実験であった。一方,液状化後の変形特性に及ぼす載荷速度の影響に関しては,載荷速度をいくつか変えて実験を行った。その結果,載荷速度が速くなると液状化後のせん断剛性も増すことがわかった。そして,液状化した砂の粘性係数も求めてみたところ,水の200万倍程度の値となることが明らかになった。さらに,間隙流体として水以外に粘性の高いセルロース溶液を用いてみると,液状化後のせん断剛性は大きく,また粘性係数も大きくなった。これはこれまでの土質力学の概念に反することでもあり,興味ある結果を得た事になる。

1995年阪神・淡路大震災などの際,液状化に伴う地盤の流動に起因して,多くの構造物が甚大な被害を受けてきた。これに対し,本研究では高速載荷型中空ねじリせん断試験装置を作成し,その発生メカニズムや予測・対策手法の検討を行うことを目的とした。そのため,まず,高速載荷型中空ねじりせん断試験装置の開発・作製を行った。これは,(1)高速載荷が行えること,(2)数十%といった大変形まで実験が行えること,(3)液状化した状態の非常に小さい抵抗力を測定できること,といった特長を有している。このため,載荷方法として色々と検討した結果,ソレノイドタイプの特殊な装置を作製した。そして,この装置を用いて,豊浦砂に対して,低周波から高周波の繰返し載荷のもとでの液状化試験を行った。その結果,1Hz〜10Hzまでの振動数は液状化強度特性に影響しないとの結果が得られた。ただし,これは粘性がないきれいな砂で,しかも液状化し易いゆるい密度だけの実験であった。一方,液状化後の変形特性に及ぼす載荷速度の影響に関しては,載荷速度をいくつか変えて実験を行った。その結果,載荷速度が速くなると液状化後のせん断剛性も増すことがわかった。そして,液状化した砂の粘性係数も求めてみたところ,水の200万倍程度の値となることが明らかになった。さらに,間隙流体として水以外に粘性の高いセルロース溶液を用いてみると,液状化後のせん断剛性は大きく,また粘性係数も大きくなった。これはこれまでの土質力学の概念に反することでもあり,興味ある結果を得た事になる。