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排水・非排水繰返しせん断履歴が砂質土の
微小せん断剛性率と液状化強度に及ぼす影響
Geo-disaster Mitigation Engineering
呉杰祐
研究目的
従来、液状化強度の推定にはN値と粒度特性が用いられてきたが、その精度は必ずしも高くない。2011年東日本大震
災では液状化が想定されていたにもかかわらず、その発生が確認されなかった地域が多くあった。本研究では、微小せ
ん断剛性率の液状化予測への導入を念頭に置き、一連の実験を実施した。供試体密度を一定とし、繰り返し排水・非排
水せん断履歴を与えて、異なる微小せん断剛性率(Gd)を有する豊浦砂の供試体を作成し、それらの液状化強度特性を
比較した。
b)
40
30
抗性（過剰間隙水圧とひずみの抑制）が増加している（図1⇒
Deviator stress, q (kPa)
排水繰返し載荷履歴を与えたことにより、液状化に対する抵
20
10
0
-10
-20
20
10
0
-10
-20
-30
-30
-40
-40
-7
図2）。排水繰返し載荷履歴100回の試料（図2）は、0回（図1）
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110
-6
-5
-4
-3
-2
-1
Vertical strain, εv (%)
Effective mean principal stress, p' (kPa)
と同等のDrであった。一方、非排水繰返しせん断（液状化）履
液状化に対する抵抗性は非常に低い。液状化強度の推定に
No.3, 0 cycle, Gd=88.3MPa(Dr=51.3%)
30
 代表的な応力振幅一定の液状化試験結果を図1～3に示す。
歴を受けた試料（図3）は、他の試料と同程度のDrを示すが、
40
No.3, 0 cycle, Gd=88.3MPa(Dr=51.3%)
Deviator stress, q (kPa)
微小せん断剛性率と液状化強度
a)
0
1
2
図1 0回応力履歴、Dr=51.3%、Gd=88.3MPa
a) 有効応力経路とb) 応力-ひずみ関係
a)
b)
40
40
No.7, 1000 cycle, Gd=104.8MPa (Dr=51.3%)
No.7, 1000 cycle, Gd=104.8MPa (Dr=51.3%)
30
タの利用（例えばGd ）が重要であると言える。
 図4に軸ひずみ両振幅5%で定義した液状化強度曲線を示す。
排水繰り返し載荷履歴を与えることにより、液状化強度も増加
Deviator stress, q (kPa)
は、密度だけでなく、土の微視的構造の変化を表現すパラメー
Deviator stress, q (kPa)
30
20
10
0
-10
-20
20
10
0
-10
-20
-30
-30
-40
0
10
20
30
40
50
60
70
80
-40
-5
90 100 110
-4
-3
-2
Effective mean principal stress, p' (kPa)
-1
0
1
2
Axial strain (%)
図2 1000回応力履歴、 Dr=51.3%、 Gd=104.8MPa
a) 有効応力経路とb) 応力-ひずみ関係
している。図5に示すように、同程度のDrであってもGdの増加
により液状化強度も増加することが確認された。言い換えると、
剛性率（Gd)で表せることを示した。
 以上の結果より、微小せん断剛性率の導入により、より合理
的な液状化予測方法の開発が可能と考える。
40
No.19, Reliq, Gd=84.4MPa(Dr=50.1%)
30
Deviator stress, q (kPa)
液状化強度は最大2.5倍程度異なり、その違いは微小せん断
b)
No.19, Reliq, Gd=84.4MPa(Dr=50.1%)
30
Deviator stress, q (kPa)
Drが同じ50%程度のセメンテーションの無い砂質土であっても、
a)40
20
10
0
-10
-20
20
10
0
-10
-20
-30
-30
-40
-40
-5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100 110
-4
-3
Effective mean principal stress, p' (kPa)
-2
-1
0
1
Axial strain (%)
図3 非排水応力履歴、 Dr=50.1%、 Gd=84.4MPa
a) 有効応力経路とb) 応力-ひずみ関係
Liquefaction resistance, RL20
0.5
0.4
0.3
Toyoura sand
p'0=100kPa
Re-liquefaction test, VS(ave)=206.9m/s, Dr(ave)=51.7%
0 cycle, VS(ave)=215.1m/s, Dr(ave)=50.8%
100 cycle, VS(ave)=228.7m/s, Dr(ave)=49.6%
1000 cycle, VS(ave)=237.0m/s, Dr(ave)=50.5%
2000 cycle, VS(ave)=240.5m/s, Dr(ave)=49.0%
0.2
0.1
0.0
100
150
200
250
300
Shear wave velocity, VS (m/s)
図4 液状化強度曲線
図5 GdとRL20の関係
KIYOTA Lab., Institute of Industrial Science, University of Tokyo
2016

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