平成 22 年度

建設工学専攻修士論文要旨
平成 23 年 3 月

地震時の過剰間隙水圧を考慮した盛土斜面の残留変位
地震時の過剰間隙水圧を考慮した盛土斜面の残留変位量
隙水圧を考慮した盛土斜面の残留変位量算定手法に関する研究
環境防災研究室
指導教員
1. はじめに盛土の安定性照査は円弧すべり法による極限釣合い法を用いて評価を行っている．しかし，現在では安定照査の対象としてレベルⅡ地震動などの設計地震振幅

野島 崇
大塚 悟，磯部公一

速度パワー1)を用いた．加速度パワーは地震波の大きさを表す指標に用いられ，式（1）で定義される．
TP = ∫ a 2 dt

（1）0の増大化が問題とされており，すべての盛土構造物にこれにより，不規則波の影響を単調増加関数に置き換

対して安全率を 1 以上に設定することはコスト高になえることができ，三軸圧縮試験の繰返し回数に対してってしまう．このような大規模地震に対しては損傷を評価できる指標となる．水圧は本来,上に凸または下にある程度許容することが合理的とされ，盛土構造物の凸の曲線変化する関数であるが,ここでは簡易的に 0耐震評価に変形量照査の導入が必要とされてきている．

時に完全液状化が発生する u/σ'=1 となるような直線を本研究では残留変位量の簡易算定手法として最も用い仮定してモデル化している．

られているニューマーク法に着目し，液状化強度曲線を用いた過剰間隙水圧を算定することのできる方法を組み込むことにより，地震時に発生する過剰間隙水圧斜面安定計算 フトを考慮できる残留変位算定手法の提案を目的としている．また，構築された変位算定手法を用いて，振動台模型実験および実被害事例に対して変形計算を行い検平均的な応力比すべり面に働く

2.1. ニューマーク法による変位計算と問題点

過剰間隙水圧の上斣による限界水平震度の低液状化強度曲線証を行った．
2. 残留変位の評価方法

0回時にu/ ’=1となる
簡易的に過剰間隙水圧の変化をモデル化

地盤
入力波（入力波の最大値）得られた / ’に対する三軸試
験の繰返しによる地盤強度の低下を評価
三軸試験の繰返し数0

ニューマーク法は簡易に変位予測を行うことができ，計算手法としては，水平震度のみを前提とした斜面安

図-1 過剰間隙水圧比算定フロー

定計算から求められる限界水平震度khcと，時々刻々と変化する入力地震動とから超過震度成分を算出し，累計すべり変位量の水平成分を積分計算する手法である．

Newmark法による変形計算

uDA=5%1τ 
0 = g 
σ'

すべり面

しかし，地震時に発生する過剰間隙水圧を考慮する場uσ'= f ( ,  0 )合，過剰間隙水圧の影響により限界水平震度khは低下すると考えられる．過剰間隙水圧は地震が起こると同時に最大値を示すのではなく，実際は時刻歴変化してお00

図-2 繰返しによる過剰間隙水圧比の変化

り，時刻歴変化を考慮せず残留変位量を算定すると変位量を過大に評価してしまうことが考えられる．よって，過剰間隙水圧の時刻歴を考慮する必要がある．
2.2. 過剰間隙水圧比の予測
過剰間隙水圧比の予測を模型実験および実地盤について行う．入力地震波は模型実験では規則波，実地盤
では被害地付近で観測された地震波データを用いた．

2.3. 過剰間隙水圧比を考慮した限界水平震度得られた過剰間隙水圧比の時刻歴を用いて限界水平震度の算出を行う．式（2）に示す．

uk h = k h 0 1 − α σ'


（2）

三軸試験より得られる液状化強度曲線を用いて過剰間kh0 は対象地盤の初期限界水平震度，u/σ'は算出した過剰隙水圧の簡易予測算定手順のフローチャートを図
図 -1 示間隙水圧比の経時変化，αを係数とした．初期限界水平す．対象地盤の円弧すべり面を算出するため，斜面安震度 kh0 は地震時安全率 Fs=1 となるような最小の限界定計算システム「Power SSA Pro」を用いて地震時のす水平震度であり，係数αは地盤内の間隙水圧の発生状況べり円弧を算出する．得られた結果より，すべり面全に影響される．

体に働くτ/σ'を平均的な応力比と仮定し，図-2 に示すよ3. 液状化を考慮した解析による変形計算

うにひずみ 5 %時の液状化強度曲線と対応させ，斜面崩3.1. 振動台模型実験

壊時での液状化に達する繰返し回数 0 を算定する．こすべり円弧算定に用いたパラメータを表
表-1 に示す．

こで，不規則波では繰返し回数を定義しづらいため，

図-3 に Case 1 での崩壊時における繰返し回数による水加速度の最大値および振動時間の影響を考慮できる加圧発生を考慮した限界水平震度の経時変化および残留平成 22 年度
変形量を示す．
このとき係数αは Case 1，Case 2 でα=0.02，

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5Acceletionkhg
Acceletion [m/s2]

Case 3 でα=0.03 としている．これは，実験で得られた過剰間隙水圧比より繰返し回数 0 時での水圧比の値を準用している．実験値と解析値で同程度の変形量を表現できていることが確認できる．しかし，詳細に見ると変形開始時刻および進行過程において多少のずれが発生している．これは，繰返しによる過剰間隙水圧比001-52345

Elapsed time [sec]の変化を直線で仮定しているためだと考えられる．本来水圧の時刻歴は曲線変化をしているため，直線仮定

図-3(a) 崩壊時における限界水平震度の経時変化（Case 1）した水圧モデルとの違いが変位発生時刻，進行過程に線を用いなければ表現できないことが考えられる．
3.2. 実被害事例
解析対象地には新潟県中越地震より被害を受けた高EXP
NewmarkDisplacement [mm]

影響を与えており，変形の進行過程は直線ではなく曲86420町団地を選定し，図図-4 に解析対象工区を示す．また，012345

Elapsed time [sec]断面図，地下水位高さは詳細な把握ができていないた

図-3(b) 残留変形量時刻歴（Case 1）

め，鳥居ら 2)の報告書を参考としており，入力地震動は3)

K-NET 長岡市支所の N-S 成分 を用いた．解析に用いたパラメータを表
表-2 に示す．変形計算は対象 5 断面のうち崩壊地Ⅱおよび非崩壊地Ⅳについて行った．図
図 -5に地盤内水位を低水位，高水位と変化させた変形量を示す．ここで低水位の場合では液状化が発生していないとして，強度低下を考慮していない解析を実施している．高水位の場合を見ると，両ケースとも完全液状化による自重崩壊が発生しており，変形計算はその直前までとしている．低水位の場合でも両崩壊地で変形量が確認され崩壊する可能性があることが考えられる．
図-4 解析対象地

なお，本報において紙面の都合上，一部の結果のみ掲

表-2 入力物性値載しており，その他の結果については割愛する．
4.まとめ
簡易に地震時の過剰間隙水圧の算定手法として，修正 Fellenius 法を用いた解析を行い，三軸圧縮試験より得られる液状化強度曲線を組み合わせた手法を提案した．提案した手法を用いて模型実験および実被害事例

物性値
地層名
盛土
崖錐堆積物
御山
擁壁

粘着力
c [kN/m2]
6.3
155050内部摩擦角
φ [deg]34.4
152545単位体積重量γ t [kN/m3]
18161822.9として高町の宅地盛土を対象として解析を行い，地震0.8できることを確認した．
＜参考文献＞1)室野ら：盛土の耐震検討に用いる地震動波形に関する一考察，Soils and foundations，Vol.41，No.6，pp.7-14，

Displacement [m]動の大きさと地下水位の変化による残留変形量を再現

2001．2)鳥居宣之ら：修正ニューマーク法を用いた宅地盛土の崩壊地Ⅱ
非崩壊地Ⅳ

0.60.40.20

地震時残留変形量に地下水位が及ぼす影響の検討，神戸大学

0102030
Elapsed time [sec]4050

図-5(a) 残留変位時刻歴（低水位）

都市安全研究センター研究報告，第 12 号，pp.143-153，2008．
3) 防 災 科 学 技 術 研 究 所 ： 強 震 ネ ッ ト ワ ー ク K-NET ，
0.15

表-1 入力物性値
Case123
地山

地盤材料

粘着力
内部摩擦角 単位体積重量
φ [deg]γ t [kN/m3]
c [kN/m2]

Displacement [m]http://www.k-net.bosai.go.jo/k-net/，2011.1 閲覧．

0.2※

3313.94

1:1

6.1

3414.84

自重崩壊範囲0.10.05
自重崩壊範囲
03:1

崩壊地Ⅱ
非崩壊地Ⅳ

0102030
Elapsed time [sec]40

図-5(b) 残留変位時刻歴（高水位）50