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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

二次液状化地盤の変形特性（その２）
正会員
同同
液状化

変形係数

○三上吉田
小林武子*1
望*2
恒一*3

三軸試験

1.はじめに地震時の振動によって有効応力が 0 となり，地盤の剛は非液状化地盤，Case 5 は繰返し載荷によって液状化した性や強度が失われていくのを液状化というのに対して，液状化した地盤とみなすことができる。

地盤，Case 2～Case 4 は過剰間隙水圧の伝播によって二次液状化地盤の過剰間隙水圧が非液状化地盤に伝播して液状化することを二次液状化という。実務において両者は同様に扱われているようであるが，繰返し載荷によって有効応力が 0 になった地盤と過剰間隙水圧の伝播によって有効応力が 0 になった地盤の変形挙動は異なると考えられる。そこで，三軸圧縮試験を行って二次液状化地盤の変形特性を調べた。実験では，地震による振動および過剰間隙水圧の伝播をそれぞれ繰返し載荷，背圧付加により模擬し，両者を組み合わせて有効応力を 0 にして二次液状化地盤を作製した。前報 1)では Dr=50%の実験を紹介したが，新たな実験を追加したので報告する。

3.実験結果図-1および図-4に単調載荷過程の応力－ひずみ関係を示
すが，非液状化地盤を模擬した Case 1，二次液状化地盤を模擬した Case 2～Case 4，そして液状化地盤を模擬した
Case 5 の 3 つにグループ分けすることができる。液状化地盤の Dr 50%–Case 5 の応力－ひずみ関係では，載荷の初期にほとんど勾配を持たない領域があるが，Dr 65%-Case 5にはそのような領域は認められない。二次液状化地盤のCase 2～Case 4 の応力－ひずみ関係は，実験条件にかかわらずほぼ一致している。有効応力が低下した状態での砂質土のせん断挙動は，履歴ひずみが小さい場合は，有効2.実験方法
実験材料は豊浦砂(ρ s=2.646g/cm3 ， ρ dmin=1.339g/cm3 ，応力の低下方法による影響はない2）との報告があるが，有ρ dmax=1.640g/cm3)で，空中落下法により相対密度 Dr =65%はいずれも 0.1%程度であった。

効応力の低下により発生した Case 2～Case 4 の軸ひずみε aおよび 50%に作製した。圧密応力 100kPa で等方圧密した単調載荷過程の応力経路を図-2および図-5に示す。なお，

後，表-1に示す過剰間隙水圧が発生するまで繰返し載荷をCase 5 については，繰返し載荷過程の応力経路も併記した。

行い，さらに背圧を付加して有効応力を 0 にした後，非有効応力の低下のない Case 1 の応力経路の立ち上がりは，排水状態で単調載荷を行った。繰返し載荷の周波数はCase 5 の繰返し載荷の 1 サイクル目の応力経路と一致して0.1Hz，単調載荷のひずみ速度は 0.1%/min である。また，いる。また，有効応力を 0 にした状態で単調載荷を行っ背圧付加は 2 段階に分けて行った。まず，繰返し載荷終

た Case 2～Case 5 の応力経路は，原点から直線的に立ち上了後，非排水状態を保ったまま間隙水圧と背圧が等しくがっているが，その勾配は Case 5 の繰返し載荷によってなるまで背圧を付加する。その後，排水バルブを開け，液状化したときの応力経路と一致する。

有効応力が 0 になるまで背圧を付加した。ここで，Case 1
表-1

実験条件
有効応力の低下繰返し載荷による背圧付加
過剰間隙水圧

非液状化
地盤
二次液状化
地盤
液状化地盤

応力－ひずみ関係から割線変形係数 Esec を求め，軸ひずみとの関係にまとめて図-3および図-6に示す。非液状化地盤を模擬した Case 1 の Esec は，載荷の進行とともに低下し，ε a=1%程度で一定値に落ち着く。一方，二次液状化地盤の Case 2～Case 4 および液状化地盤の Case 5 の Esec は，載荷初期に一旦低下した後上昇に転じる傾向を示すが，(kPa)(kPa)

Case 1－－Case 2－100

どの程度低下しているか確認するため，各実験の Esec をCase 32080

Case 1 の Esec で正規化して図-7に示した。全体的な傾向とCase 46040

Case 5100－

その値は大きく異なっている。そこで，非液状化地盤に対して，二次液状化地盤および液状化地盤の変形係数がして，軸ひずみの増大とともに変形係数の低下は縮小している。また，Dr 65%の方が変形係数の低下は小さい。

Deformation characteristics of sand after secondary liquefaction(Part2)

MIKAMI Takeko, YOSHIDA Nozomu, KOBAYASHI Koichi―703―

5004001000

Dr 65%Dr 65%200
Case 1Case 2Case 3
Case 4
Case 5100200

E sec (MPa)

300

100

Case 1Case 2
Case 3
Case 4
Case 5
Case 5-cyclic

100002345100

ε a (%)

Case 1Case 2
Case 3
Case 4
Case 5200

300

4005001000

300

100200Case 1Case 2
Case 3
Case 4
Case 5
Case 5-cyclic

10000345100200

300

4005000

非液状化↓

ε a=0.1%
ε a=1%
ε a=2%

1.0

図-5 応力経路（Dr 50%）

D r 65%○D r 50%
●

□■△

▲

23

図-6 変形係数の変化（Dr 50%）

数は，液状化地盤に比べて数倍から数十倍有していることがわかる。
4.まとめ
二次液状化地盤の変形特性を調べるため，繰返し載荷二次液状化
液状化
↓0.61

ε a (%)p ' (kPa)

図-4 応力－ひずみ関係（Dr 50%）

E sec/E sec(Case 1)

10.010ε a (%)

0.8

100.1-10023

Case 1Case 2
Case 3
Case 4
Case 5Dr 50%Dr 50%

1002

図-3 変形係数の変化（Dr 65%）

400

200

11

ε a (%)Dr 50%

30000

図-2 応力経路（Dr 65%）

(σ a-σ r) (kPa)

400

Case 1Case 2
Case 3
Case 4
Case 5p ' (kPa)

図-1 応力－ひずみ関係（Dr 65%）500

10.010E sec (MPa)1100.1-1000(σ a-σ r) (kPa)Dr 65%300(σ a-σ r) (kPa)(σ a-σ r) (kPa)

400と背圧付加により有効応力を 0 にして三軸圧縮試験を行った。その結果，以下のことがわかった。

0.4①0.2

繰返し載荷により液状化した地盤と間隙水圧の伝播により二次液状化した地盤では，変形挙動が異なる。

0.0②-0.2
Case 1

図-7

Case 2

Case 3

Case 4

二次液状化地盤の変形係数は，液状化地盤に比べて数倍から数十倍大きい。

Case 5変形係数の低下

参考文献1)小林恒一，吉田望，三上武子（2007）：二次液状化地盤の変形特性，

ε a=1%を例に取ると，Case 5 の Esec は Case 1 に対して，Dr 50%では 1%，Dr 65%では 16%に低下している。また，
Case 2～Case 4 は，Dr 50%では約 30%，Dr 65%では約 35%

日本建築学会 2007 年度大会（九州）学術講演梗概集，Vol. B1，pp. 525-526
2) 保坂吉則（2002）：非排水繰返しせん断によって低下した拘束圧下における砂質土のせん断挙動，第 11 回日本地震工学シンポジウムに低下している。このように，二次液状化地盤の変形係*1 応用地質*2 東北学院大学*3 ジャパンパイル

講演集，pp.689-694*1*2*3―704―

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