(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤定数が異なる複数の地盤から採取した供試体を用いて、地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地盤の強度変化率と、の対応関係を前記複数の地盤毎に導出する第１導出手段と、
推定対象地盤の地盤定数を用いて、想定される地震波形を入力して地震応答解析により前記推定対象地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかを導出する第２導出手段と、
前記第１導出手段により導出された前記対応関係と、前記第２導出手段により導出された前記応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、を用いて、前記推定対象地盤の前記地震波形を有する地震が発生した場合の強度を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された前記推定対象地盤の前記地震が発生した場合の強度から、前記推定対象地盤の前記地震が発生した場合の支持力を算定する算定手段と、
を備えた支持力推定装置。
【請求項２】
前記推定手段は、前記対応関係と、前記推定対象地盤上の構造物の重さに応じて調整した前記応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地震応答解析により得られた加速度から換算した慣性力と、を用いて、前記推定対象地盤の前記地震の発生時の強度を推定する
請求項１記載の支持力推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支持力推定装置に係り、特に、地震が発生した場合の地盤の支持力を推定する支持力推定装置を関する。
【背景技術】
【０００２】
地盤上に構造物を建築する際、地震が発生すると地盤の強度が変化するため、地震が発生した場合の地盤の強度を前もって推定することで地震が発生した場合の地盤の支持力を算定することが求められている。従来、地震が発生した場合の地盤の強度を推定する場合には、地盤の地震応答解析等の詳細解析を行っていたが、地盤の詳細解析には手間と時間を要する。なお、構造物は、事務所ビル、学校等の建築構造物、橋や道路の橋脚等の土木構造物を含む概念である。
【０００３】
このような問題に対応する従来技術として、地盤改良に先立ち、推定対象の地盤特性と同等仕様の供試体を作成し、供試体に対して室内実験を行ってせん断波速度と強度との関係データを定式化して回帰曲線を求め、回帰曲線に地盤改良が進行する地盤で求めたせん断波速度の測定結果を適用して原位置での改良後の地盤の強度を推定する推定方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許４４９６４８０号公報
【特許文献２】特許４１２０８０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術は、地盤のせん断波速度を測定して地盤改良による地盤の強度を推定するのみで、地震が発生した場合の地盤の支持力を算定するものではない。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、地震が発生した場合の地盤の支持力を算定することができる支持力推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る支持力推定装置は、地盤定数が異なる複数の地盤から採取した供試体を用いて、地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地盤の強度変化率と、の対応関係を前記複数の地盤毎に導出する第１導出手段と、推定対象地盤の地盤定数を用いて、想定される地震波形を入力して地震応答解析により前記推定対象地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかを導出する第２導出手段と、前記第１導出手段により導出された前記対応関係と、前記応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、を用いて、前記推定対象地盤の前記地震波形を有する地震が発生した場合の強度を推定する推定手段と、前記推定手段により推定された前記推定対象地盤の前記地震が発生した場合の強度から、前記推定対象地盤の前記地震が発生した場合の支持力を算定する算定手段と、を備えている。
【０００８】
この支持力推定装置によれば、第１導出手段により、地盤定数が異なる複数の地盤の供試体を用いて、地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地盤の強度変化率と、の対応関係が前記複数の地盤毎に導出される。また、第２導出手段により、原地盤の地盤定数を用いて、地震波形を入力して地震応答解析により前記推定対象地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかが導出される。
【０００９】
このように、本発明の支持力推定装置によれば、地盤定数が異なる複数の地盤の供試体を用いて導出された地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地盤の強度変化率と、の対応関係と、推定対象地盤に地震が発生した場合の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、を用いて、推定対象地盤に地震が発生した場合の強度を推定し、推定対象地盤に地震が発生した場合の支持力を算定する。この結果、本発明では、地震が発生した場合の地盤の支持力を簡易に算定することができる。
【００１０】
なお、本発明の支持力推定装置は、前記推定手段は、前記対応関係と、前記推定対象地盤上の構造物の重さに応じて調整した前記応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地震応答解析により得られた加速度から換算した慣性力と、を用いて、前記推定対象地盤の前記地震の発生時の強度を推定するようにしても良い。これにより、地盤上に構造物がある場合でも、構造物の周囲の地盤から、地震が発生した場合の構造物直下の地盤の支持力を簡易に算定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、地震が発生した場合の地盤の支持力を簡易に算定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る支持力推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る不揮発性メモリの構成を示す模式図である。
【図３】実施形態に係る推定処理プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】地盤のせん断剛性Ｇとせん断歪みγとの関係を示すＧ−γ曲線と減衰率ｈとせん断歪みγとの関係を示すｈ−γ曲線とを示す線図である。
【図５Ａ】実施形態に係る繰り返し歪みの片振幅と地盤強度との関係の一例を示すグラフである。
【図５Ｂ】実施形態に係る繰り返し歪みの片振幅と地盤強度との関係の別例を示すグラフである。
【図６】実施形態に係る繰り返し歪み及び繰り返し回数と地盤強度との関係の一例を示すチャートである。
【図７】実施形態に係る原地盤の地盤定数の導出方法を説明するための模式図である。
【図８】地震動の地震波形を表す入力加速度波形の時刻歴の一例を示すグラフである。
【図９】実施形態に係る原地盤の支持力の算定方法を説明するための模式図である。
【図１０】実施形態に係る支持力推定装置において、原地盤の直上に構造物が建設されている場合の、原地盤の支持力の算定方法を説明するための模式図である。
【図１１】本実施形態の実施例で用いた解析メッシュを示す模式図である。
【図１２】本実施形態の実施例で用いた地震動の地震波形を表す入力加速度波形の時刻歴を示すグラフである。
【図１３】本実施形態の実施例で推定した地盤の深度と地盤の最大せん断歪みとの関係を表すグラフである。
【図１４】本実施形態の実施例で推定した地盤の地震前の地盤強度と地盤の地震後の地盤強度との関係を示す模式図である。
【図１５】本実施形態の実施例で地盤の支持力を算定する際に用いた解析メッシュを示す模式図である。
【図１６】本実施形態の実施例で地震応答解析を行った際の地盤の地震後の支持力の解析結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態に係る支持力推定装置１０は、地震が発生した場合でも地盤が破壊されずに耐えることができるのか否かを評価するために、構造物が建設されていない地盤、及び構造物が建設された地盤の支持力を前もって算定する。
【００１５】
そのため、本実施形態に係る支持力推定装置１０は、地盤定数が異なる複数の地盤の供試体を用いて、地震が発生した場合に地盤に作用する力として繰り返し回数、繰り返し歪み、及び繰り返し応力の少なくとも１つを供試体に与えることで地震を模擬的に再現して、地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地盤の強度変化率と、の対応関係を複数の地盤毎に導出する。また、支持力推定装置１０は、推定対象地盤の地盤定数を用いて、地震波形を入力して地震応答解析により推定対象地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかを導出する。
【００１６】
また、支持力推定装置１０は、地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地盤の強度変化率と、の対応関係と、地震波形に対する地盤応答解析により導出した、推定対象地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、を用いて、推定対象地盤に地震が発生した場合の強度を推定する。さらに、支持力推定装置１０は、推定した推定対象地盤に地震が発生した場合の強度から、推定対象地盤に地震が発生した場合の支持力を算定する。
【００１７】
なお、本実施形態では、原地盤を推定対象地盤として説明する。また、本実施形態では、「歪み」は、主歪み、せん断歪み等の総称を言い、「応力」は、平均応力、主応力、せん断応力等の総称を言い、「エネルギー」は、歪みと応力とを掛け合わせて半分に減じたものを言う。
【００１８】
図１に示すように、本実施形態に係る支持力推定装置１０は、装置全体を制御するコントローラ１２を備えている。また、コントローラ１２は、後述する推定処理を含む各種処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）１４、及び 、ＣＰＵ１４の処理に使用されるプログラム及び 各種情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）１６を備えている。また、コントローラ１２は、ＣＰＵ１４の作業領域として一時的に各種データを記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１８、及び、ＣＰＵ１４の処理に使用される各種プログラム及び各種情報を記憶する不揮発性メモリ２０を備えている。更に、コントローラ１２は、支持力推定装置１０に接続された外部装置に対するデータの入出力を行うＩ／Ｏインタフェース２２を備えている。Ｉ／Ｏインタフェース２２には、ユーザにより操作される操作部２４、各種情報を表示する表示部２６、及び、外部装置との通信を行う通信部２８が接続されている。
【００１９】
また、図２に示すように、不揮発性メモリ２０には、後述する推定処理を行うための情報として、後述するＭ個の第１強度変化情報３０−１乃至第Ｍ強度変化情報３０−Ｍ、及び、原地盤の地盤定数情報３２が記憶されると共に、解析対象とする地震の地震波形を示す地震波形情報３４が予め記憶されている。
【００２０】
次に、図３を参照して、一例としてユーザによる実行指示が入力された場合に、本実施形態に係る支持力推定装置１０のＣＰＵ１４により実行される推定処理の動作について説明する。なお、推定処理のプログラムは、不揮発性メモリ２０に予め記憶されていて、ＣＰＵ１４が推定処理のプログラムを読み出して実行することにより、上記のハードウェア資源とプログラムとが協働し、推定処理による機能が実現される。
【００２１】
始めに、ステップＳ１０１では、地盤定数が異なる複数のサンプル地盤の載荷試験の結果を取得する。
【００２２】
地盤定数が異なる複数の地盤では、地盤毎に、せん断歪みγとせん断剛性Ｇとの関係が異なっている。一例として図４に、地盤のせん断剛性Ｇとせん断歪みγとの関係を示すＧ−γ曲線、及び、地盤のせん断剛性Ｇの減衰率ｈとせん断歪みγとの関係を示すｈ−γ曲線を、地盤定数が異なる地盤毎に示した。すなわち、図４に示すように、地盤に同じせん断歪みγを与えた場合でも、地盤の地盤定数によって地盤のせん断剛性Ｇの減衰率ｈが異なり、当然、地盤の強度も異なってくる。
【００２３】
そこで、本実施形態では、地盤定数が異なる複数の地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと地盤強度との対応関係を調査するために、地盤定数が異なる複数の地盤から採取した土の供試体の各々に対して、実験室で載荷試験を行った結果を取得する。
【００２４】
本実施形態では、例えば、密度が等しい地盤であっても、粘土が多い地盤と砂土が多い地盤とでは地盤強度が異なることを考慮し、地盤定数として地盤密度の指標、及び地盤強度の指標を用いる。しかし、地盤定数の指標はこれに限らず、地盤密度、地盤強度、飽和度、細粒分含有率、均等係数、曲率係数、土のコンシステンシー等のうちの何れか１つを用いても良く、又は複数を組み合わせて用いても良い。
【００２５】
また、本実施形態では、各々の供試体について、繰り返し応力幅又は繰り返し歪み幅、及び繰り返し回数を変更しつつ繰り返し載荷試験を行った後に、単調載荷試験により土の室内要素試験を行う。繰り返し歪み幅を変更する際には、歪み幅を、例えば、供試体の幅の１［％］、５［％］、１０［％］と変更しつつ載荷試験を行う。繰り返し回数を変更する場合は、予め定めた幅の歪みを例えば５回、１０［回］、２０［回］、１００［回］と変更しつつ載荷試験を行う。単調載荷試験では、供試体がせん断破壊するまで等体積あるいは等圧力下で一定の応力又は歪みを加え続けることにより、地盤強度を計測する。
【００２６】
なお、繰り返し応力幅を変更する際には、応力幅を、例えば、初期応力の１［％］、５［％］、１０［％］と変更しつつ載荷試験を行う。あるいは、応力幅を、例えば、地盤の強度σｆに対して例えば０．１σｆ、０．２σｆ、０．５σｆのように変更しつつ載荷試験を行う。
【００２７】
なお、地盤定数が異なる複数の地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと地盤強度との対応関係を調査する方法はこれに限らず、地盤の応力又は最大応力と地盤強度との対応関係、地盤の歪み又は最大歪みと地盤強度との対応関係、及び地盤のエネルギー又は最大エネルギーと地盤強度との対応関係の何れかが得られる方法であれば、他の方法であっても良い。
【００２８】
また、地盤の支持力を求める際の載荷試験の手法としては、例えば、非圧密非排水状態で軸圧縮されるときの地盤強度及び変形特性を求める場合、地盤工学会基準として定められている下記の参考例１に開示されている手法を採用することができる。
【００２９】
［参考例１］
「土の非圧密比排水三軸圧縮試験方法」, JGS0521-2000.
【００３０】
また、例えば、せん断箱内で一次元圧密した土の体積を一定に保った状態で、垂直力を加える方向と直交する一つの面でせん断し、定体積せん断強さを求める場合、地盤工学会基準として定められている下記の参考例２に開示されている手法を採用することができる。
【００３１】
［参考例２］
「土の圧密定体積一面せん断試験方法」, JGS0560-2000
【００３２】
また、例えば、等方応力状態で密圧された土に対して、繰り返し三軸試験装置を用いて、非排水状態における繰り返し軸差応力の片振幅又は繰り返し応力振幅比と所定の両振幅軸歪み並びに所定の過剰間隙水圧に達するまでの繰り返し載荷回数との関係を求める場合、地盤工学会基準として定められている下記の参考例３に開示されている手法を採用することができる。
【００３３】
［参考例３］
「土の繰り返し非排水三軸試験方法」, JGS0541-2000
【００３４】
次のステップＳ１０３では、各々の供試体について、応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、強度変化率と、の対応関係を導出する。なお、ここでいう強度変化率は、付加を与える前の地盤強度を１とした場合の強度変化率である。
【００３５】
本実施形態では、例えば、地盤定数が異なる複数（例えば、Ｍ個）の地盤の供試体の各々について、載荷実験により得られた結果から、最大歪みと強度変化率との対応関係を示す関係式を導出する。そして、Ｍ個の地盤毎に、最大歪みと強度変化率との対応関係を示す情報を第１強度変化情報３０−１乃至第Ｍ強度変化情報３０−Ｍとして不揮発性メモリ２０に記憶する。
【００３６】
関係式を導出する際には、実験の結果から、一例として図５Ａ及び図５Ｂに示すように、繰り返し歪みの片振幅と地盤強度との対応関係を表す近似式を最小二乗法等により作成する。なお、繰り返し歪みの片振幅と地盤強度との対応関係において、地盤定数によっては、図５Ａに示すように、最大歪みの片振幅が大きくなるにつれて地盤強度が低下する場合もあれば、図５Ｂに示すように、最大歪みの片振幅が大きくなるにつれて地盤強度が上昇する場合もある。
【００３７】
本実施形態では、単調載荷時の強度は、地盤工学会基準で定められているように、荷重と変位量との関係あるいは応力と歪み量との関係で、変位量又は歪み量がピークとなる時の荷重又は応力、あるいは、変位量又は歪み量が１５％となる時の荷重又は応力とする。しかし、単調載荷時の強度はこれに限定されず、変位量又は歪み量が例えば２０％となる時の荷重又は応力等、適宜変更するができる。
【００３８】
また、上述した対応関係を導出する際に、繰り返し歪みの片振幅の代わりに、繰り返し応力の応力振幅比を用いても良い。繰り返し応力の応力振幅比を用いる場合には、繰り返し応力の振幅比と地盤強度との対応関係を表す近似式を最小二乗法等により作成する。
【００３９】
あるいは、上述した対応関係を導出する際に、繰り返し歪みの片振幅の代わりに、繰り返し回数を用いて良い。繰り返し回数を用いる場合には、繰り返し回数と地盤強度との対応関係を表す近似式を最小二乗法等により作成する。
【００４０】
あるいは、上述した対応関係を導出する際に、繰り返し歪みの片振幅の代わりに、エネルギーのエネルギー振幅比を用いて良い。エネルギー振幅比を用いる場合には、エネルギー振幅比と地盤強度との対応関係を表す近似式を最小二乗法等により作成する。
【００４１】
また、最大歪みと強度変化率との対応関係に代わりに応力又は最大応力と強度変化率との対応関係を求める場合には、最大歪みと強度変化率との対応関係を求める場合と同様に、例えば、地盤定数が異なる複数の地盤の供試体の各々について、載荷実験により得られた結果から、応力又は最大応力と強度変化率との対応関係を示す関係式を導出する。
【００４２】
また、最大歪みと強度変化率との対応関係に代わりにエネルギー又は最大エネルギーと強度変化率との対応関係を求める場合には、最大歪みと強度変化率との対応関係を求める場合と同様に、例えば、地盤定数が異なる複数の地盤の供試体の各々について、載荷実験により得られた結果から、エネルギー又は最大エネルギーと強度変化率との対応関係を示す関係式を導出する。
【００４３】
また、歪み又は最大歪みと強度変化率との対応関係を示す関係式を作成する代わりに、一例として図６に示すように、繰り返し歪み及び繰り返し回数と強度変化率との対応関係を示すチャートを導出しても良い。図６に示す例では、繰り返し歪みを変更した場合と、繰り返し回数を変更した場合について、地盤強度の変化率が示される。例えば、繰り返し回数を５回として、繰り返し歪みを１％とした場合、強度変化率が９８％となり、繰り返し回数を５回として、繰り返し歪みを５％とした場合、強度変化率が９５％となる。なお、ここでの強度変化率は、繰り返し履歴を受けていない地盤の強度に対するものである。
【００４４】
また、本実施形態では、応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、強度変化率と、の対応関係を用いるが、これに限らない。例えば、歪みの平均値、歪みの中央値等と強度変化率の対応関係を用いても良い。また、例えば、応力の平均値、応力の中央値等と強度変化率との対応関係を用いても良い。また、例えば、エネルギーの平均値、エネルギーの中央値等と強度変化率との対応関係を用いても良い。
【００４５】
次のステップＳ１０５では、原地盤の地震が発生していない場合の地盤定数を取得する。
【００４６】
本実施形態では、ボーリングによって取得した、地盤の支持力の算定の対象とする原地盤の土を用いて地盤定数を取得する。この際、上述したサンプル地盤の供試体の場合と同様に、地盤定数として、地盤の密度の指標、及び地盤の地盤強度の指標を用いる。
【００４７】
また、本実施形態では、一例として図７に示すように、ボーリングにより取得した原地盤の供試体５０を、深さ方向（垂直方向）に複数（例えば、Ｎ個）の分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎに分割して、複数の分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎ毎に、地盤定数を取得する。
【００４８】
そして、複数の分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎ毎の地盤定数を示す情報を、原地盤の地盤定数情報３２として、不揮発性メモリ２０に記憶する。
【００４９】
次のステップＳ１０７では、解析対象とする地震の地震波形を示す地震波形情報を取得する。本実施形態では、不揮発性メモリ２０に記憶されている地震波形情報３４を読み出すことにより、地震波形情報を取得する。地震波形は、一例として図８に示すように、時間と加速度とで表される。なお、本実施形態では、発生することが予想される地震の地震波形情報を取得するが、これに限らず、地震発生後に地盤強度の低下を判定するために、既に発生した地震の地震波形情報を取得しても良い。
【００５０】
次のステップＳ１０９では、取得した地震波形情報によって示される地震波形を入力して１次元柱状モデルの地震応答解析により原地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかを導出する。
【００５１】
本実施形態では、一例として図９に示すように、例えば、分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎ毎に、地盤定数に基づいて、原地盤の最大歪みを導出する。
【００５２】
なお、地震応答解析の手法は、地震波形を入力して地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかを導出することができる手法であれば如何なる手法であっても良い。地震応答解析の手法としては、例えば、公知の手法である、等価線形化法による地盤振動解析プログラムである「ＳＨＡＫＥ」による手法、盛土、不整形地盤等の地盤応答解析、及び地盤と構造物との動的相互作用の解析プログラムである「ＦＬＵＳＨ」による手法等を用いることができる。また、ここでも、応力又は最大応力の代わりに、応力の平均値、中央値及び最大値の何れかを用いても良い。また、歪み又は最大歪みの代わりに、歪みの平均値、中央値及び最大値の何れかを用いても良い。また、エネルギー又は最大エネルギーの代わりに、エネルギーの平均値、中央値及び最大値の何れかを用いても良い。
【００５３】
次のステップＳ１１１では、ステップＳ１０３で導出したサンプル地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、サンプル地盤の強度変化率と、の対応関係と、ステップＳ１０９で導出した原地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかとから、入力した地震波形を有する地震が発生した場合の原地盤の地盤強度を推定する。
【００５４】
本実施形態では、一例として図９に示すように、例えば、分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎ毎に、地盤定数に基づいて、最大歪みと強度変化率との対応関係を抽出する。そして、分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎ毎に、ステップＳ１０９で導出した原地盤の最大歪みと、ステップＳ１０３で導出した最大歪みと強度変化率との対応関係とから、入力した地震波形を有する地震が発生した場合の原地盤の地盤強度を推定する。
【００５５】
あるいは、分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎ毎に、ステップＳ１０９で導出した原地盤の応力又は最大応力と、ステップＳ１０３で導出した応力又は最大応力と強度変化率との対応関係とから、入力した地震波形を有する地震が発生した場合の原地盤の地盤強度を推定する。
【００５６】
あるいは、分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎ毎に、ステップＳ１０９で導出した原地盤のエネルギー又は最大エネルギーと、ステップＳ１０３で導出したエネルギー又は最大エネルギーと強度変化率との対応関係とから、入力した地震波形を有する地震が発生した場合の原地盤の地盤強度を推定する。
【００５７】
次のステップＳ１１３では、ステップＳ１１１で推定した、地震が発生した場合の原地盤の地盤強度から、地震が発生した場合の原地盤の支持力を算定して、本推定処理のプログラムの実行を終了する。
【００５８】
本実施形態では、一例として図９に示すように、原地盤の分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎの各々の地盤強度を用いて、原地盤の支持力を算定する。本実施形態では、円弧すべり解析を行うことにより原地盤の支持力を算定するが、原地盤の支持力の算定方法はこれに限らず、極限つり合い解析、剛塑性解析等を行うことにより、原地盤の支持力を算出しても良い。
【００５９】
なお、原地盤の分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎの各々の地盤強度を用いる代わりに、原地盤の分割領域５０−１、５０−２、…、５０−（Ｎ−１）、５０−Ｎの各々の地盤強度の平均値、中央値、及び最小値の何れかを用いて、簡易に、原地盤の支持力を算定しても良い。
【００６０】
このように、本実施形態では、原地盤に構造物が建設されていない場合を想定し、原地盤の土の供試体を用いて原地盤の地盤定数を取得する場合について説明した。しかし、一例として図１０に示すように、原地盤の直上に構造物６０が建設されている場合についても、構造物６０の周囲の土の供試体を用いることにより、上述した推定処理を適用することができる。
【００６１】
すなわち、原地盤の直上に構造物６０が建設されている場合は、地震が発生していない状態においても、構造物６０の重さに応じて原地盤の地盤強度が変化していることが予想される。そのため、構造物が建設されていない地盤で１次元地震応答解析により導出された応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかを原地盤上の構造物６０の重さに応じて、重さに対応する分だけ調整し、上述した応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、強度変化率と、の対応関係と、調整した原地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地震応答解析により得られた加速度から換算した慣性力と、を用いて、原地盤の地震の発生時の地盤強度を推定する。あるいは、構造物の重さ分だけ考慮した１次元地震応答解析を実施して、応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、強度変化率と、の対応関係を求め、求めた対応関係と、地震応答解析により得られた加速度から換算した慣性力と、を用いて原地盤の地震の発生時の地盤強度を推定してもよい。
【００６２】
また、原地盤の直上に構造物６０が建設されている場合、地震が発生していない状態において、原地盤の深さが浅くなる程、構造物６０の重さを受けて地盤強度が大きく変化している。そのため、構造物が建設されていない地盤で１次元地震応答解析により導出された応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかを原地盤上の構造物６０の重さに応じて原地盤の深さが浅くなる程、調整量が多くなるように調整し、上述した応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、強度変化率と、の対応関係と、調整した原地盤の応力、最大応力、歪み、最大歪み、エネルギー及び最大エネルギーの何れかと、地震応答解析により得られた加速度から換算した慣性力と、を用いて、原地盤の地震の発生時の地盤強度を推定しても良い。
【００６３】
［実施例］
図１１に示すように、上述した本実施形態の手法を用いて、解析対象とする対象地盤の１次元地盤モデル（密度１．８ｔ／ｍ３、Ｓ波速度Ｖｓ＝１００ｍ／ｓ）を深さ方向に１０に分割した解析メッシュの下部に、解析対象とする対象地震動を入力することにより、１次元による地震応答解析を行った。なお、対象地震動としては、図１２に示す地震動を用いた。
【００６４】
この地震応答解析の解析結果として、図１３に、地盤の深度［ｍ］と、地盤の最大せん断歪み［％］と、の関係を表すグラフを示した。なお、この解析結果において、最大せん断歪みは、解析メッシュの水平方向の長さに対する割合で示している。図１３によると、地盤の深度が深くになるに従って、最大せん断歪みが大きくなっていることがわかる。
【００６５】
また、地盤の深度［ｍ］と、地盤の最大せん断歪み［％］と、の関係から、下記の（１）式を用いて、対象地盤の地震後の地盤強度を推定した。なお、（１）式におけるＳＡは、地震前の地盤強度であり、ＳＢは、地震後の地盤強度であり、εは、最大せん断歪みである。
【００６６】
【数１】
0006614549.tif 000002
【００６７】
図１４に、地盤の深度［ｍ］と、対象地盤の地震後の地盤強度の推定結果との関係を表すグラフを示した。図１４によると、地震前の地盤強度は、深度に依らず一定であるが、地震後の地盤強度は、地盤の深度が深くなるに従って、弱くなっていることがわかる。
【００６８】
このように推定された地盤強度に基づき、図１５に示すような解析対象とする対象地盤の解析メッシュを用いて、対象地盤上に構造物の基礎が設けられ、対象地盤に構造物の荷重が載荷されている状態における対象地盤の地震後の支持力を算定するための支持力解析を行った。なお、本実施形態では基礎を直接基礎としているが、基礎は、直接基礎（浅層地盤改良基礎、深層地盤改良基礎）、杭基礎、直接基礎と杭基礎との併用基礎等を含む概念である。
【００６９】
図１６に、この支持力解析を行った際の対象地盤の地震後の支持力の解析結果を示した。この支持力解析により、対象地盤の地震前の支持力が１５７３［ｋＰａ］であるのに対し、対象地盤の地震後の支持力は１３１４［ｋＰａ］であると算定された。
【００７０】
従来の手法では、解析領域全体での地震応答解析を行い、その後に支持力の解析を行う、という作業が発生していたため、解析領域が大きくなればなるほど、または、地震動が長くなればなるほど、地震応答解析に時間を要していた。コンピュータの処理速度が向上することで解析時間を短縮することは可能であるが、現段階では、支持力を算定するまでに１日以上の時間を要することが見込まれる。
【００７１】
一方、本発明の手法を用いた場合には、地震応答解析の解析領域を小さくでき、解析領域全体に対して行われる解析であるにも関わらず、地盤の強度を推定して支持力の解析ができるため、数時間（例えば、４〜６時間）で地盤の支持力を算定することができる。
【００７２】
更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００７３】
１０  支持力推定装置
１４  ＣＰＵ
２０  不揮発性メモリ
３０−１乃至３０−Ｍ  強度変化情報
３２  原地盤の地盤定数情報
３４  地震波形情報
５０  原地盤の供試体
５０−１乃至５０−Ｎ  分割領域
６０  構造物
【図１】
0006614549.tif 000003
【図２】
0006614549.tif 000004
【図３】
0006614549.tif 000005
【図４】
0006614549.tif 000006
【図５Ａ】
0006614549.tif 000007
【図５Ｂ】
0006614549.tif 000008
【図６】
0006614549.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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