(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震時に液状化し易い地盤に深層混合処理工法により格子状の改良地盤を造成する場合に液状化防止に適正な格子間隔を簡易算定する方法であって、
地盤内の検討深さの液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）を求めると共に地震時に加わる繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）を求め、両者の比（τｌ／σｚ’）／（τｄ／σｚ’）をとって液状化に対する安全率Ｆι値を求める液状化簡易判定法において、
前記繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）について、地震応答解析に基づく格子間隔（Ｌ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｌ）、改良体の剛性（Ｇ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｇ）、及び液状化層厚（Ｈ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｈ）をそれぞれ乗じて補正する式を変形し格子間隔（Ｌ）について解くことより、前記格子状改良地盤の適正な格子間隔（Ｌ）を算定することを特徴とする、深層混合処理工法による格子状改良地盤における液状化防止のための格子間隔簡易算定法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地震時に液状化し易い地盤（砂質地盤）の液状化防止のため、深層混合処理工法を用いて格子状に地盤改良する場合に適正な格子間隔を簡易に算定する格子間隔簡易算定法の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
地震時に液状化し易い地盤（砂質地盤）中に固化改良壁を格子状に形成して地盤の液状化を防止する技術は、例えば、特許第１９３０１６４号、特許第２１３１０７０号公報等に種々開示されている。
【０００３】
しかし、寸法的にどのような格子が有効かつ経済的であるかについて研究、開発された技術は、特許第２５６８１１５号に開示されている程度である。
【０００４】
ところで、地盤の液状化簡易判定法については、液状化発生に対する安全率としてＦι値を用いたものが既に公知である（建築基礎構造設計指針）。
【０００５】
【本発明が解決しようとする課題】
前記Ｆι値を用いた液状化簡易判定法をベースにして適正な格子間隔を算定する技術は、前記従来の算定方法より精度的に更なる飛躍が期待できるものの、未だ開発されていないのが実状である。
【０００６】
本発明の目的は、Ｆι値を用いた液状化簡易判定法をベースに、改良体の剛性、液状化層厚を加味して適正な格子間隔を簡易に精度良く算定することができる、深層混合処理工法による格子状改良地盤における液状化防止のための格子間隔簡易算定法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る、深層混合処理工法による格子状改良地盤における液状化防止のための格子間隔を簡易算定法は、
地震時に液状化し易い地盤に深層混合処理工法により格子状の改良地盤を造成する場合に液状化防止に適正な格子間隔を簡易算定する方法であって、
地盤内の検討深さの液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）を求めると共に地震時に加わる繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）を求め、両者の比（τｌ／σｚ’）／（τｄ／σｚ’）をとって液状化に対する安全率Ｆι値を求める液状化簡易判定法において、
前記繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）について、地震応答解析に基づく格子間隔（Ｌ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｌ）、改良体の剛性（Ｇ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｇ）、及び液状化層厚（Ｈ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｈ）をそれぞれ乗じて補正する式を変形し格子間隔（Ｌ）について解くことより、前記格子状改良地盤の適正な格子間隔（Ｌ）を算定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態、及び実施例】
請求項１に記載した発明は、地震時に液状化し易い地盤に深層混合処理工法により格子状の改良地盤を造成する場合に液状化防止に適正な格子間隔を簡易に算定する方法である。
地盤内の検討深さの液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）を求めると共に地震時に加わる繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）を求め、両者の比（τｌ／σｚ’）／（τｄ／σｚ’）をとって液状化に対する安全率Ｆι値を求める液状化簡易判定法において、
前記繰返しせん断応力比について、地震応答解析に基づく格子間隔（Ｌ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｌ）、改良体の剛性（Ｇ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｇ）、及び液状化層厚（Ｈ）の影響度を表す補正係数Ｆ（Ｈ）を乗じて補正する式を変形し格子間隔（Ｌ）について解くことより、前記格子状改良地盤の適正な格子間隔（Ｌ）を算定する。
【０００９】
前記建築基礎構造設計指針によれば、Ｆι値を用いた液状化簡易判定の概要は以下に説明する通りである。
【００１０】
（１）繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）を下記の［数１］のように求める。
［数１］
τｄ／σｚ’＝γｎ・αｍａｘ／ｇ・σｚ／σｚ’・γｄ
上記［数１］について、各符号の意味は下記の通り。
τｄ：水平面に生じる等価な一定繰返しせん断応力振幅（t/m2）
σｚ’：検討深さにおける有効土被り圧（鉛直有効応力）（t/m2）
γｎ：等価な繰返し回数に関する補正係数で、γｎ＝０．１（Ｍ−１）。
但し、Ｍは地震のマグニチュード
αｍａｘ：地表面における設計用水平加速度（Gal）
ｇ：重力加速度（980Gal）
σｚ：検討深さにおける全土被り圧（鉛直全応力）（t/m2）
γｄ：地盤が剛体でないことによる低減係数で（１−０．０１５ｚ）。
ｚはメートル単位で表した地表面からの深さを表す。
【００１１】
（２）液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）を求める。
但し、上記のτｌは、水平断面における液状化抵抗である。
この液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）は、下記［数２］と、図１Ａ、Ｂに基づいて求められる。
［数２］
Ｎａ＝Ｎ１＋ΔＮｆ
Ｎ１＝ＣＮ・Ｎ
ＣＮ＝√１０／σｚ’
上記［数２］における各符号の意味は以下の通り。
Ｎａ：補正Ｎ値
Ｎ１：換算Ｎ値
ΔＮｆ：細粒土含有率に応じた補正Ｎ値増分で、図１Ａによる。
ＣＮ：換算Ｎ値の係数
Ｎ：とんび法または自動落下法による実測Ｎ値
【００１２】
図１Ｂ中のせん断ひずみ振幅５％曲線を用いて、補正Ｎ値（Ｎａ）に対する液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）を求める。
そして、安全率（Ｆι）を、液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）／繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）で求め、この安全率（Ｆι）の値が１以下であれば液状化し、１より大きければ液状化しないと判定する（以上がＦι値を用いた液状化簡易判定の概要である。）。
【００１３】
ところで、本発明者は、請求項１に記載した発明において、地震時に液状化し易い地盤に深層混合処理工法により格子状の改良地盤を造成する場合に、格子間の原地盤内に発生する等価な繰返しせん断応力比は、格子間隔（Ｌ）、改良体の剛性（Ｇ）、液状化層厚（Ｈ）、および入力地震波により影響を受けると考え、これらを解析パラメータとして地震応答解析（動的解析パラメトリックスタディ）を行った（図２Ａ、Ｂ、Ｃ参照）。
【００１４】
その結果、格子間の原地盤内に発生する等価な繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）は、建築基礎構造設計指針の外力評価式に基づく算定式に、格子間隔（Ｌ）の影響度、改良体の剛性（Ｇ）の影響度、液状化層厚（Ｈ）の影響度をそれぞれ、前記図２Ａ〜Ｃに基づき計算され補正係数として乗じた式［数３］で表されることが明らかになった。
［数３］
等価な繰返しせん断応力比（τｄ／σｚ’）
＝γｎ・αｍａｘ／ｇ・σｚ／σｚ’・γｄ・Ｆ（Ｌ）・Ｆ（Ｇ）・Ｆ（Ｈ）
【００１５】
上記［数３］について、各符号のγｎ、αｍａｘ、ｇ、σｚ、σｚ’は上述の［数１］と同じであるが、γｄは地盤が剛体でないことによる低減係数ではあるものの、その低減係数は、上記地震応答解析により（１−０．０３３Ｚ）（Ｚ：深度）となる。そして、    Ｆ（Ｌ）は図２Ａに基づき、格子間隔（Ｌ）の影響度を表した補正係数を表す。
Ｆ（Ｇ）は図２Ｂに基づき、改良体の剛性（Ｇ）の影響度を表した補正係数を表す。
Ｆ（Ｈ）は図２Ｃに基づき、液状化層厚（Ｈ）の影響度を表した補正係数を表す。
【００１６】
図３Ａは、液状化層厚（Ｈ）＝１０ｍについて、前記［数３］により求めた格子間の原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布と、地震応答解析により求めた格子間の原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布とを比較したグラフを示している。
【００１７】
図３Ｂは、液状化層厚（Ｈ）＝１５ｍについて、前記［数３］により求めた格子間の原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布と、地震応答解析により求めた格子間の原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布とを比較したグラフを示している。
【００１８】
図３Ａ、Ｂから分かるとおり、両者はほど良い一致を示している。よって、格子間隔（Ｌ）の影響度、改良体の剛性（Ｇ）の影響度、液状化層厚（Ｈ）の影響度を考慮した上記［数３］は、格子間の原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）を精度良く算出していることが分かる。
【００１９】
即ち、請求項１に記載した発明に係る、深層混合処理工法による格子状改良地盤における液状化防止のための適正な格子間隔簡易算定法によれば、Ｎ値、細粒土含有率（％）など、上述した建築基礎構造設計指針による液状化発生に対する安全率Ｆι値を用いた液状化簡易判定法に必要な定数として、図２Ｂ、Ｃで明らかにされた改良体の剛性の補正係数Ｆ（Ｇ）と、液状化層厚の補正係数Ｆ（Ｈ）、及び格子間隔の補正係数Ｆ（Ｌ）を乗じて補正する上記[数３]を変形して、格子間隔（Ｌ）について解くことにより、格子状改良地盤の適正な格子間隔（Ｌ）を簡易に算定することができる。
【００２０】
以上のように、液状化防止のための格子状改良地盤の格子間隔（Ｌ）は、既知の建築基礎構造設計指針のＦι値を用いた液状化簡易判定法をベースに、地震応答解析結果により求めた改良体の格子間隔（Ｌ）と剛性（Ｇ）及び液状化層厚（Ｈ）の補正係数Ｆ（Ｌ）、Ｆ（Ｇ）及びＦ（Ｈ）を乗じて得られる上記[数３]を変形し、格子間隔（Ｌ）について解いた式により簡易に求めることができる。
【００２１】
ちなみに、格子状改良地盤の適正な格子間隔（Ｌ）ｍを求める際に必要な定数は、以下の９つである。
１）地震動のマグニチュード
２）地表面水平加速度
３）土の単位体積重量
４）Ｎ値
５）地下水位
６）細粒土含有率
７）液状化発生に対する安全率
８）改良体の剛性
９）液状化層厚
【００２２】
図４Ａ、Ｂはそれぞれ、液状化防止のために格子状改良地盤が適用された２つの建物について、請求項１の発明に係る格子間隔簡易算定法を用いた試算結果を示している。設計上の安全性を考慮して試算結果の最小値に着目すると、格子間隔は略８ｍである。動的解析に基づいた実施工もやはり８ｍであり、請求項１の発明による格子間隔簡易算定法の妥当性は明らかである。
【００２３】
【本発明の奏する効果】
請求項１に記載した発明に係る、深層混合処理工法による格子状改良地盤における液状化防止のための格子間隔簡易算定法によれば、建築基礎構造設計指針の安全率Ｆι値を用いた液状化簡易判定法をベースに、改良体の剛性（Ｇ）、液状化層厚（Ｈ）を加味した式を変形し、格子間隔（Ｌ）について解くことにより、液状化防止に適正な格子間隔（Ｌ）を簡易に精度良く算定することができる。
【００２４】
すなわち、本発明の格子間隔簡易算定法によれば、既知のＦι値を用いた液状化簡易判定法に必要な定数と、図２Ｂ、Ｃから今般明らかになった補正係数Ｆ（Ｇ），Ｆ（Ｈ）及びＦ（Ｌ）を乗ずる上記[数３]を変形し、格子間隔（Ｌ）について解くことにより、液状化防止に適正な格子間隔（Ｌ）を簡易に求めることができるので、特別の土質試験を行う必要は一切無く、高精度に格子間隔を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  Ａは細粒土含有率と補正Ｎ値増分ΔＮｆとの関係を表したグラフであり、Ｂは補正Ｎ値（Ｎａ）と飽和土層の液状化抵抗比（τｌ／σｚ’）との関係を表したグラフである。
【図２】  Ａは格子間隔（Ｌ）とその補正係数Ｆ（Ｌ）との関係を表したグラフであり、Ｂは改良体の剛性（Ｇ）とその補正係数Ｆ（Ｇ）との関係を表したグラフであり、Ｃは液状化層厚（Ｈ）とその補正係数Ｆ（Ｈ）との関係を表したグラフである。
【図３】  Ａは液状化層厚（Ｈ）＝１０ｍについて、本発明に係る格子間隔簡易算定法により求めた格子間原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布と、地震応答解析により求めた格子間原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布とを比較したグラフを示している。
Ｂは液状化層厚（Ｈ）＝１５ｍについて、本発明に係る格子間隔簡易算定法により求めた格子間原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布と、地震応答解析により求めた格子間原地盤に発生する最大せん断応力（τＸＹ(max)）の深度方向分布とを比較したグラフを示している。
【図４】  Ａ、Ｂはそれぞれ、液状化防止のために格子状改良地盤が適用された２つの建物について、本発明に係る格子間隔簡易算定法を用いた試算結果を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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