(57)【要約】【課題】  対象土層における液状化の可能性の判定を、簡易的に行う。【解決手段】  地震により発生した多数の噴砂の粒度組成から得られた粒度主要部分の限界値を、細粒から粗粒にかけての複数本の限界値線分を、通過質量百分率が３０〜８０％の範囲を前記粒度主要部分として前記粒度分布図上に直線表示する。次いで、判定対象土層の堆積年代を、人工改変地及び堆積年代の若い沖積地盤からなる若齢地盤と、それ以外の堆積年代とに区分し判断する。そして、その試料の粒度組成と比較するために適用する前記限界値線分を選択する。前記試料の粒度組成と前記各限界値線分の交差状態を比較して該判定対象土層の液状化可能性を判定する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震により発生した多数の噴砂の粒度組成から得られた粒度主要部分の限界値を、細粒から粗粒にかけての複数本の限界値線分として粒度組成図上に設定するとともに、判定対象土層の堆積年代を判断して、その試料の粒度組成と比較するために適用する前記限界値線分を選択し、前記試料の粒度組成と前記各限界値線分の位置関係を比較して該判定対象土層の液状化可能性を判定することを特徴とする地盤の液状化判定方法。
【請求項２】
前記限界値線分は、通過質量百分率が３０〜８０％の範囲を前記粒度主要部分として前記粒度組成図上に直線表示された請求項１記載の地盤の液状化判定方法。
【請求項３】
前記堆積年代は、人工改変地及び堆積年代の若い沖積地盤からなる若齢地盤と、それ以外の堆積年代とに区分し、その結果に応じた前記限界値線分を選択する請求項１に記載の地盤の液状化判定方法。
【請求項４】
前記判定対象土層の試料の粒度組成が、選択された前記限界値線分を超えるか交差する場合は、液状化可能性が低いと判定する請求項１に記載の地盤の液状化判定方法。
【請求項５】
前記判定対象土層の前記限界値線分の範囲内の試料に対し、５０％粒径と中央均等係数との関係から設定された液状化発生の上限値式および下限値式との位置関係を比較して該判定対象土層の液状化可能性を判定する請求項１または請求項２に記載の地盤の液状化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地盤の液状化判定方法に係り、液状化の発生した地盤から採取した多数の噴砂の粒度組成データを処理してその結果から得られた判定基準を用いて行う地盤の液状化判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震時における臨海埋立て地等の地盤液状化の可能性を評価する設計手法の例として、社団法人日本港湾協会による「港湾の施設の技術上の基準・同解説」（非特許文献１：以下、港湾基準）が広く知られている。この港湾基準中には、地盤が緩く詰まった飽和砂質土等における地盤液状化の予測・判定を行うために、対象土の粒度組成に着目し、そのあらかじめ設定されている粒径加積曲線で区切られた範囲をもちいて、「液状化の可能性あり」と「特に液状化の可能性あり」という２段階の液状化の判定基準が示されている。
【０００３】
提案されている他の液状化判定方法としては、液状化判定の対象となる地盤の常微振動を測定し、その結果をフーリエ変換して水平方向、鉛直方向のスペクトル比を用いて液状化発生の判定を行う方法（特許文献１参照）や現場から採取した不撹乱試料に対して所定の透水試験を施して試料内での流速変化を測定し、その結果から対象地盤における液状化の履歴を評価する評価方法とその測定装置等が提案されている（特許文献２参照）。
【０００４】
【非特許文献１】社団法人日本港湾協会発行、運輸省港湾局監修、「港湾の施設の技術上の基準・同解説（上巻）」、平成１１年４月刊、p.281〜288
【特許文献１】特開平７−３７６０号公報。
【特許文献２】特開２０００−１２１６３０号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した港湾基準の液状化判定基準の範囲は１９７８年にまとめられたデータをもとに作成されているが、それ以来、多くの地震が発生したにもかかわらず、これについての見直しや有効性について言及する文献が見あたらない。また、港湾基準の判定基準では、均等係数Ｕcによって適用する判定基準が異なるが、均等係数Ｕcが大きい場合には、液状化が起こりにくいと思われる相当細粒の土までも液状化の可能性ありと判定されたり、現実にそぐわない判定結果が得られる場合もある。また、均等係数Ｕcに対する評価が不連続であり、判定に適用しにくく、粒度組成の分布形状によっては評価が困難な場合もある。
【０００６】
特許文献１に記載された液状化判定方法では、対象地盤で計測して得られた２方向のフーリエスペクトルを評価するための専門的な知識が必要な上、基準となる判定基準が明確にされていないため、判定が難しいという問題がある。また、特許文献２に記載された履歴評価においても、同様に計測に伴って得られるヒステリシスの形状等を解析して判断する専門的な知識を要する。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、液状化により発生した噴砂を多数分析した結果を用いて、液状化の可能性の低い土層を粒度組成と堆積年代により評価することで実用設計に十分適用可能な地盤の液状化判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、地震時等に地盤の液状化によって生じた噴砂のもつ地盤情報に着目し、噴砂を通じての液状化しやすい粒度組成の分析を行った。このために噴砂を数多く収集し、その粒度組成について統計的処理、分析を行い、この結果、海岸埋立地に代表される若齢地盤と沖積地盤に代表される地盤で採取された噴砂の違い、噴砂の粒度組成の特徴および範囲とその工学的意味を明らかにして対象となる実際の地盤の液状化の判定を行う地盤の液状化判定手法を得た。なお、本明細書では、地震により液状化し泥水状になった土分（細粒シルト、礫等も含む）が地盤内から噴出し地表に堆積したものを噴砂と呼ぶこととする。
【０００８】
すなわち、本発明は、地震により発生した多数の噴砂の粒度組成から得られた粒度主要部分の限界値を、細粒から粗粒にかけての複数本の限界値線分として粒度組成図上に設定するとともに、判定対象土層の堆積年代を判断して、その試料の粒度組成と比較するために適用する前記限界値線分を選択し、前記試料の粒度組成と前記各限界値線分の位置関係を比較して該判定対象土層の液状化可能性を判定することを特徴とする。
【０００９】
前記限界値線分は、通過質量百分率が３０〜８０％の範囲を前記粒度主要部分として前記粒度組成図上に直線表示することが好ましい。
【００１０】
前記堆積年代は、海岸埋立地などの人工改変地及び堆積年代の若い沖積地盤からなる若齢地盤と、それ以外の堆積年代とに区分し、その結果に応じた前記限界値線分を選択することが好ましい。
【００１１】
本発明では、前記判定対象土層の試料の粒度組成が、選択された前記限界値線分を越えるか交差する場合は、液状化可能性が低いと判定することとした。
【００１２】
前記判定対象土層の前記限界値線分の範囲内の試料に対し、５０％粒径と中央均等係数との関係から設定された液状化発生の上限値式および下限値式との位置関係を比較して該判定対象土層の液状化可能性を判定することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液状化の発生した地盤から採取した多数の噴砂の粒度組成データを処理してその結果から得られた判定基準を用いることで、設計に先立って対象地盤の液状化可能性が低い土層を評価することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例】
【００１５】
［液状化検討が必要な地盤の判定］
本発明では、まず液状化検討が必要な地盤の判定方法の一手法として地盤の堆積年代（地盤種別）と粒度組成を用いて判定する方法を提案する。
【００１６】
（対象地盤の地盤種別による判定）
液状化検討の対象となる地盤を、(1)海岸埋立地などに代表される若齢地盤と、(2)沖積地盤に代表されるその他の地盤とに分類する。両者では、噴砂の粒度組成の下限値が明らかに異なるためである。ここで、本明細書において、若齢地盤とは、海岸埋立地、干拓地、旧河道、造成地、盛土、埋戻地盤などの人工改変地も指すものとする。堆積年代が若齢であるという点で共通点があるためである。沖積地盤も若齢であれば液状化しやすい可能性があるが、近年の河川構造物の構造を考慮した場合、河川内や海底地盤で液状化が生じていても被害には至らないと考えられるので、上述した人工改変された海岸埋立地等を若齢地盤と区分することとした。
【００１７】
（判定に用いる粒度組成の限界値の設定）
本発明では、引き続き、海岸埋立地に代表される若齢な地盤と沖積地盤に代表されるその他の地盤での粒度組成の細粒側のそれぞれの限界値と粗粒側の限界値を定めるために、採取した噴砂（ｎ＝約８００）について、その粒度組成の限界値を統計的分析によって検討した。図２は、噴砂の粒度組成の複数の限界値を示した粒度組成図である。本発明では、判定用の限界値線として同図に示したように、まず粒度組成の限界値として、粒度組成の最小値をもとに２本の判定用限界値線（Ｂ−Ｂ）線、（Ｃ−Ｃ）線を設定した。粗粒側は、噴砂全体で求められた上限値線（Ｅ−Ｅ）とした。この図２において、それぞれの限界値線（Ｂ−Ｂ）線、（Ｃ−Ｃ）線、（Ｅ−Ｅ）線は５０％粒径と中央均等係数との関係より求めた３０％粒径と８０％粒径のそれぞれ通過質量百分率を結んだ線分とした。すなわち、噴砂の粒度組成の大半が粒度組成図上で通過質量百分率３０％〜８０％の範囲でほぼ直線関係にあることに着目したことによる。そして各限界値線で区切られた領域内でプロットされる位置により、下限値線より細粒側となる土は「液状化の生じる可能性は低い」と判定し、上限値線より粗粒側となる土は「液状化の生じる可能性は比較的低い」と判定することとした。なお、採取した噴砂データの９９％以上が限界値線の内側に入ることが確認された。
【００１８】
（５０％粒径と中央均等係数範囲の設定）
出願人の知見によれば、採取噴砂の５０％粒径と中央均等係数Ｕcc（＝Ｄ60／Ｄ30）の関係は、下式（１）の関係があることが確認されている。
Ｕcc＝１．５          （０．０２mm＝＜Ｄ50＜０．２mm）    …（式１）
Ｕcc＝２．３６Ｄ500.27   （０．２mm＝＜Ｄ50＜５mm）
そこで、本発明の粗粒側の噴砂の判定において、噴砂が５０％粒径が大きくなるほど液状化の可能性が過小評価されやすい点を考慮して、５０％粒径が大きくなるほど中央均等係数の範囲が広くなるような設定となるように、式（２）に示した上限式、下限式を設定した。
上限式：Ｕcc＝９．０Ｄ500.40  （０．０２mm＝＜Ｄ50＜５mm）
下限式：Ｕcc＝１．２９Ｄ500.27  （０．４mm＝＜Ｄ50＜５mm）
…（式２）
図３は、上記上限式、下限式で囲まれた範囲を示した関係図で、噴砂の５０％粒径と中央均等係数の関係は、細粒な場合には粒度曲線の勾配が急で、粒径が大きくなるほど勾配が緩くなる関係が認められる。ハッチング範囲より上下にはずれる中央均等係数を有する土は確率的には液状化の生じる可能性が低いと判断できることから、同図の上限値、下限値内の範囲である場合、液状化の検討を行うこととした。
【００１９】
［液状化判定手法］
以上のように明らかになった噴砂の性状をもとに作成した関係図を用いて、液状化する可能性の低い土層を評価する方法を考案し、その評価手順を図１のフローチャートに示した。まず、対象土が火山灰や、中国などで見られる風積土などの特殊土である場合は、以上に示した判定法への適用はできないので、別途検討が必要である。次に、地盤種別と粒度試験を行って地盤の粒度組成を求める。地盤種別は、堆積年代の分類の一つの方法として用いるもので、若齢な地盤と古い地盤を分けるものである。本発明では、前述のように、海岸埋立地などの人工改変地を若齢な地盤とした、地盤種別による区分を行っている。この地盤種別により海岸埋立地のような人工改変地盤であるか、沖積地盤に代表されるその他の地盤であるかを判断したら、それぞれの粒度組成に対して細粒側の下限値（Ｂ−Ｂ）線または（Ｃ−Ｃ）線との比較を行う。これらの下限値線を横切るか、細粒（図中、線より左側）であれば「液状化の生じる可能性は低い」と判定する。さらに、粗粒側においては、（Ｅ−Ｅ）線との比較を行い、これを横切るか粗粒（図中、線より右側）であれば「液状化の生じる可能性は比較的低い」と判定する。「液状化の生じる可能性は比較的低い」とは、細粒側と粗粒側では設定された限界値の意義が相違する点を考慮した表現であり、対象構造物によっては液状化検討をした方が良いという意味あいを含めた表現である。さらに、若齢な地盤と沖積地盤に代表されるその他の地盤のそれぞれについて、粒度組成の上限と下限の範囲内の判定に加えた対象に対して、５０%粒径Ｄ50と中央均等係数Ｕcc（＝Ｄ60／Ｄ30）で囲まれた上下限範囲の内外であるかどうかの比較を行う。この上下限の範囲からはずれた対象土は「液状化の生じる可能性は低い」と判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】液状化判定手順を示したフローチャート。
【図２】噴砂の粒度組成の複数の限界値を示した粒度組成図。
【図３】噴砂の５０％粒径と中央均等係数の関係から液状化可能性の限界値を示した関係図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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