平成 21 年度

建設工学専攻修士論文審査会
平成 22 年 3 月

地下水によって異なる中間土盛土の地震崩壊機構に関する実験的研究
環境防災研究室

廣瀨 康平

指導教員

大塚 悟

磯部 公一

1. はじめに2004 年の新潟県中越地震の際には長岡市高町②盛土天端に亀裂発生②②②のり尻部が流出して大崩壊①盛土中腹部で盛土中腹部で①
応答加速度急増

団地において大規模盛土造成地が崩壊した．調
査の結果，高町団地の盛土材料は砂とも粘土とも区別のつかない中間土であったことが分かっている 1)．これを受け，これまでに地盤材料に中③地震力が亀裂を進展させ崩壊
地震力が亀裂を進展させ崩壊③① 水圧の上昇により，①水圧の上昇により，のり尻部の有効応力低下

盛土内の浸透水位が低い場合盛土内の浸透水位が高い場合間土を用いて地盤内の浸透水位に着目した振動
図-1

台実験を行い，盛土の崩壊機構について検証し水位の違いによる崩壊機構 1)てきた 1)．その中で，図-1 に示すような盛土内の浸透水位の違いによる崩壊メカニズムの違いが確認された．これらのことから本報では，盛土内の地下水位ならびに細粒分含有率を変化することによって盛土に引き起こす崩壊機構の違いを振動台模型実験を実施することによって検証した．
2. 実験概要
L1実験は，盛土内の浸透水位と細粒分の混合比をパラV3盛土（ Dc=65% ）メータとして5ケース行った．盛土の地盤材料には東北
Case 2珪砂6号と藤森粘土を1：1の割合で混合した人工中間土A3
地山（ Dc = 70% ）A1 V1 25（振動台）

よび，計測器の配置状況を示す．なお，本報ではCase 1，325

L1V3

模型地盤は，地盤材料を最適含水比に調整し，地山および盛土の仕上がり層厚を25 mmとして密度管理を

濾過層
P2P1375132
単位： mmA6

Case 4： 加速度計
： 間隙水圧計： 接触式変位計：レーザー変位計： マノメータ

L2V2盛土（ Dc=65% ）Case 5
Case 3A7A5P5

1: 1.

5A4P4A3

地山

3，4を低水位，Case 2，5を高水位と定義する．

A2P3

3：1，g/cm3，F c = 45.6 %，ρ dmax = 1.88 g/cm3，w opt = 13.0 %）w opt = 11.1 %）である．図-2に各Case の浸透水位線お5A4P4P5土を使用した．地盤材料の物性値は，1：1は（ρ s = 2.68
3：1は（ρ s = 2.66 g/cm3，F c = 22.8 %，ρ dmax = 1.97 g/cm3，1: 1.

Case 1（以下1：1），3：1で混合し細粒分含有率を変化させた
人工中間土（以下3：1）を，地山には1：1の人工中間A7A5A6： 加速度計
： 間隙水圧計： 接触式変位計：レーザー変位計： マノメータ

L2V2A1 V1 25（振動台）

図-2（ Dc = 70% ）375

1：1濾過層P2P1P3325A2132
単位： mm

各 Case の浸透水位線，計測器の配置状況行いながら作製した．実験では，所定の注入口から水を地盤内に浸透させ，盛土のり先の水位が基礎地盤に達し，定常状態になったことを確認した後，加振を行った．なお，Case 4，5においては飽和度が高くなるように，定常状態を確認した後も浸透を行った．地震波の入力には8 Hz，36 波の正弦波を用い，最大加速度150 galから50 galずつ上昇させ,盛土に亀裂が生じた場合には，同加速度の加振を行った．
3. 実験結果と考察
図-3 に各 Case の盛土の亀裂発生時の応答加速度倍率分布を示す．Case 4，5 においては盛土天端部に亀裂が発生せずに崩壊したため，崩壊時の 1 回前の加振を亀裂発生時とした．応答加速度倍率は各計測点での加速度の最大値を，振動台の最大加速度で除すことで求めている．なお，図-3 中のカッコ内の加速度は入力加速度を示し，図中の線は各 Case のすべり線を，その上の数値は地山側の土槽からの亀裂発生位置の距離を平均した値である．図-3 より，Case 3 では盛土中腹部で急激な応答加速度の増加を示し

平成 21 年度

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平成 22 年 3 月

17.5 cmており，このような挙動は昨年度においても 1：1 の低水位でCase 1 ( 631 gal)
Case 2 ( 340 gal)確認された．これは，盛土内の水位が低い場合，不飽和領域が盛土上部で広範囲に分布し，飽和領域との剛性差が生じたために地表面に近い箇所で応答加速度が卓越したと考えられる 1)．
しかし，浸透水位が低い Case 4 においては上述のような挙動1 1.2 1.4 1.6 1 1.2 1.4 1.6 1 1.2 1.4 1.6 1 1.2 1.4 1.6

加速度倍率は見られなかった．これは飽和度分布に起因しており，Case 4

3：1

は浸透時間が長いために，盛土全体が飽和度の高い領域となっており，盛土全体が剛性の小さい状態であった．そのため，地震動が盛土地表面まで伝わらなかったと考えられ，浸透水位が高い Case 5 においてはその挙動はより顕著であった．これらのことから，盛土の応答加速度倍率分布には盛土内の浸透水位高さではなく飽和度分布が影響している．そのため， 3：1 は1：1

低水位と高水位で飽和度分布に大きな差がないことから，Case

図-3

応答加速度倍率分布

1，2 では応答加速度倍率分布の挙動は類似したと考えられる．
図-4 は盛土崩壊時の加振中のメッシュ交点の水平変位を－ ＋示したものである．グラフ中の①～⑤は，（a）と対応しており，谷側を正，山側を負とした．なお，Case 3 は加振後まもなく盛土が大変形したため割愛した．Case 1，2 ではともに盛下段では過剰間隙水圧比が大きくなっている．そのため，これらの場所では部分的（場所，程度）な液状化により，盛土が流動的に変形していると考えられる．次に 3：1 と 1：1 で（a）計測地点
Displacement [mm]

土下段に位置する②での変位が大きくなっており，また盛土①10

液状化が発生する盛土下段付近から盛土全体がすべり落ちる

0崩壊すると考えられる．なお，紙面の都合上盛土の飽和度分

125①②＜参考文献＞
1）永田ら：地下水浸透状態における中間土で構成された盛土の崩壊機構に関する振動台実験，第 43 回地盤工学研究発表会講演集，pp.1585-1586，2008．

④⑤②④⑤③①5012-534Elapsed time [sec]302520151050-5①②③④⑤②③④⑤①01234

Elapsed time [sec]5（d）Case 4（1：1，低水位）
Displacement [mm]ることができた．

③04. まとめ
振動台模型実験を実施した結果，崩壊機構の違いを確認す①54

Elapsed time [sec]布および過剰間隙水圧比については割愛する．
盛土内の地下水位ならびに細粒分含有率を変化させて，3（c）Case 2（3：1，高水位）
Displacement [mm]

力によって盛土が崩壊するため，のり肩側に亀裂が発生し大⑤0-5ように崩壊するため，地山側に亀裂が発生し崩壊する．それに対し 1：1 では，剛性の小さい盛土下段が弱点となり，加振④（b）Case 1（3：1，低水位）
Displacement [mm]ている（図-3 参照）．これらのことから，3：1 では部分的な③②⑤③④比較すると，盛土崩壊時の入力加速度は異なるものの，1：1は 3：1 よりも変位レベルは大きく，のり肩側で亀裂が発生し②515①②③④⑤1050-5 0③④⑤②①1234

Elapsed time [sec]（e）Case 5（1：1，高水位）図-4盛土の崩壊時の振動状況

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