地盤解析技術

GEOASIA®

ALL SOILS ALL STATES ALL ROUNDGEO-ANALYSIS INTEGRATION
砂から中間土や粘土までを対象に、動的か静的かを問わず、地盤の変形と破壊を求めます。

GEOASIA®とは
ALL SOILS ALL STATES ALL ROUND GEO-ANALYSIS INTEGRATION（略称：GEOASIA®（ジオアジア））は、名古屋大学地盤研究グループにより開発された地盤解析技術です。
【特許登録日】2010 年 1 月 22 日
【発明者】

【登録番号】特許 4441693

浅岡顕（名古屋大学名誉教授、(財)地震予知総合研究振興会副首席主任研究員）、
野田利弘（名古屋大学教授）、 中野正樹（名古屋大学教授）□

土骨格の働きに着目して土骨格の力学挙動を記述する弾塑性モデル（SYS カムクレイモデル）□

水～土骨格連成解析（有効応力解析）□

有限変形解析

□静的・動的対応□

２次元（平面ひずみ・軸対称）、３次元対応□飽和地盤の圧密、変形、支持力、安定、破壊、液状化、締固め…

あらゆる力学状態に対応

地震による盛土崩壊の解析
埋立人工地盤の地震応答解析
05(m)

液状化地盤上の構造物の地震時安定性評価

改良体を有する
液状化地盤の３次元解析

FAILURE ZONE

盛土の変形・破壊過程のシミュレーション
SCPによる耐震強化技術の検討

1

特徴
従来の地盤解析技術は、圧密専用、支持力専用、液状化専用…のように、解析者の問題意識に基づく使い分けが常に必要な、特殊な専用ツールでした。つまり、解析者が「地盤に何が起きるか」をあらかじめ決めた上で、使用する専用ツールを決定する必要がありました。
これに対し、地盤解析技術 GEOASIA®は、その名が示すとおり、
ALL SOILS

砂から粘土まで、中間土や人工処理土まで、あらゆる土と地盤を対象

ALL STATES

変形から破壊まで、あるいは液状化から圧密まで、あらゆる力学状態を対象

ALL ROUND

静的と動的を問わずあらゆる種類の外力を対象

つまり解析対象を特定しないことが最大の特徴です。盛土載荷、掘削、締固め、さらには地震など、地盤に作用するさまざまな外乱の時系列のもとで、地盤に何がどのように起こるのか、変形か破壊か、破壊のあとにはどうなるかなど、「土質試験」のデータと考えられる外力形態をそのまま入力することにより教えてくれる、まったく新しい地盤解析技術です。

GEOASIA®の構成
GEOASIA®は、自動車に例えると、次のような構成となります。
Engine（エンジン）

土質力学（弾塑性構成式）＝ SYS カムクレイモデル

Chassis

数学（連続体力学、幾何学、微分方程式、数値解析）（シャーシ）

水～土骨格連成解析（有限変形・慣性力対応）

Engine となる SYS カムクレイモデル は、カムクレイモデルを土台に、土の骨格構造の働きを記述する弾塑性構成モデルで、名古屋大学地盤研究グループにより開発されたモデルです。
カムクレイモデルは、よく練り返して正規圧密状態にした粘土（言うならば「死んだ土」）の実験データから作られたモデルのため、自然の土（「生きた土」）への適用には限界がありました。
自然の土は、嵩張った状態（間隙比が同じならより大きな力に耐え、力が同じならより大きな間隙比を持つ）にあり、異方性を持ち、しかも過圧密状態にあって、これらの状態が外力によってどんどん変わることにより「死んだ土」に比べて非常に複雑な（活き活きとした）力学挙動を示します。
SYS カムクレイモデルでは、このような「死んだ土」と「生きた土」の違いを、土の骨格構造の働きの違いとして説明することにより、
2

緩い砂から密な砂まで、自然堆積粘土から練り返した粘土まで
砂から粘土まで、中間土や人工処理土まであらゆる状態

あらゆる種類の非常に広範な土の力学挙動を対象にして、同一理論的枠組で記述することを可能にしています。
さらに GEOASIA®の Chassis では、基礎方程式の段階から幾何学的非線形性を考慮した有限変形理論を用い、慣性力を考慮しています。これにより、変形から破壊まで、静的でも動的でも、地盤が土で出来ている限り、１つのプログラムで問題を解くことができるのです。

一般社団法人 GEOASIA®研究会
GEOASIA®研究会は、地盤解析技術 GEOASIA®の不断の高度化に努めるとともに、同プログラムの普及を通じて地盤の力学応答の時刻歴解析に関する総合科学技術に携わる技術者の学術的、社会的地位向上に資することを目的として、2006 年に任意団体として設立されました。2009 年には、非営利型の一般社団法人として組織変更を行っています。2011 年 9 月現在の会員数は、法人会員２6 団体、個人会員 66 名となり、官公庁、企業、大学等と幅広い委託研究活動を行なっています。
【活動内容】
1. 地盤力学・地盤工学の理論的及び実務的問題の解決を通じて、プログラムの不断の高度化を図るために、調査・資料収集、セミナー、研究発表会、展示会等を開催する。
2. 会員がプログラム GEOASIA®の習得を通じて地盤力学・地盤工学の理解を深めることを支援し、このために会員教育と表彰の活動を行う。また、別途定める教育終了会員には“GEOASIA®

Master”の称号をおくる。
3. 官公庁、企業、大学等において行われる、地盤工学に関する調査・設計及び技術開発･研究開発をプ
ログラム GEOASIA®の利用によりはじめて得られる知見を用いて支援するために、調査・研究の受託、情報提供、技術指導、普及開発をおこなう。
詳しくは研究会の HP（http://www.geoasia.jp）をご覧下さい。

GEOASIA®の利用について
地盤解析技術 GEOASIA®は、知的財産の保護と技術内容の積極的公開という基本的な考え方に基づき、特許を取得しております。このため、解析業務の委託資格者は、原則、一般社団法人 GEOASIA®
研究会の法人会員に限らせて頂いております。また、GEOASIA®による解析業務は、研究会が定めた教育プログラムを終了した会員（GEOASIA® Master）が行っています。地盤解析技術 GEOASIA®による解析業務を希望される方は、当研究会事務局までご連絡下さい。
3

GEOASIA®による委託研究実績（例）
軟弱地盤の圧密沈下問題□ 盛土載荷に伴う軟弱地盤（国内外の軟弱粘土、ピート地盤）の長期･大沈下の事前判定と沈下の将来予測、対策工の検討□ 地下水揚水に伴う周辺地盤への沈下の影響
地震中／地震後挙動の予測□

盛土の拡幅工事の設計に先立つ耐震性評価□

盛土の崩壊過程の予測シミュレーション（解析競技ブラインドテストへの参加）□

能登半島地震における傾斜地盤上盛土の崩壊メカニズムの解明□

地表面や基盤が傾斜した不整形地盤上の盛土の地震時挙動の検討□

軟弱地盤上の各種構造物の地震時安定性評価□

ダムの耐震性能照査□

中間土による埋立人工島の地震応答解析□ 東日本大震災における細粒分を多く含む砂質系表層土の液状化メカニズムの解明
地盤強化技術の開発□ （格子状）深層混合処理を施した液状化地盤の 3 次元解析
□ シートパイル・タイロッドによる耐震性向上の検討□ SD（サンドドレーン）改良による埋立護岸の液状化変形抑止効果の検討□ SCP（サンドコンパクションパイル）改良地盤の地震応答解析□ 石灰改良盛土の地震時安定性評価
新しい土質力学への提言□ 破砕・混合、固化による新地盤材料の開発と品質保証□ 土の締固め基準への提言（地震・豪雨に強い盛土を目指して）4外部からの評価（例）□ “液状化に限定しない地盤の強化技術の発展的見直しに繋がる学術的，工学的進展に寄与できる可能性のある研究” 国土交通省の建設技術研究開発費補助金総合研究（ 研究代表者：浅岡顕，研究分担者：中野正樹，野田利弘，研究期間：平成 17 年度～平成 19 年度，研究課題名：中間土からなる人工島・護岸構造物の耐震性能評価－液状化・揺すり込み変形抑止の地盤強化技術の開発－ ， GEOASIA®による一連の解析成果に対する研究終了後の事後評価）□ “日本が世界をリードする研究”

日本学術振興会

科学研究費補助金

基盤研究(S)（研究代表者：野田利弘，研究分担者：浅岡顕，中野正樹，中井健太郎，課題番号:21226012，
研究期間：平成 21 年度～平成 25 年度，研究課題名：海溝型連発大地震も視野に入れた我が国沿岸域の耐震性再評価と地盤強化技術の検討－，審査を担当した工学Ⅱ小委員会よる採択に係るコメント）（浅岡顕，中野正樹，野田利弘，中□ 平成 21 年度文部科学大臣表彰（科学技術賞研究部門）
井健太郎：弾塑性力学に基づく地盤の静的・動的応答解明の体系的研究）□ 平成 21 年度地盤工学会論文賞（Noda T., Asaoka A. and Nakano, M. (2008): Soil-Water
Coupled Finite Deformation Analysis Based on a Rate-type Equation of Motion
Incorporating SYS Cam-Clay Model (地盤工学会論文集
No.6, pp.771-790)

5

Soils and Foundations, Vol.48,

GEOASIA®の土質パラメータと必要な土質試験
地盤解析技術 GEOASIA®は、土の弾塑性構成式として、名古屋大学地盤研究グループにより開発された SYS カムクレイモデルを搭載しています。以下では、SYS カムクレイモデルが定義する土質パラ
メータ（材料定数・状態量）と、これらを求めるのに必要な土質試験について説明します。

１．「骨格構造の働き」を記述する SYS カムクレイモデル
カムクレイモデルは、限界状態理論に基づき、土の圧密特性とせん断特性を統一的に表現する有名なモデルです。しかし、よく練り返して正規圧密状態にした土（言うならば「死んだ土」）の実験データから作られたモデルのため、自然の土（「生きた土」）への適用には限界がありました。
自然の土（「生きた土」）は、嵩張った状態（間隙比が同じならより大きな力に耐え、力が同じならよ
り大きな間隙比を持つ）にあり、異方性を持ち、しかも過圧密状態にあって、これらの状態が外力によってどんどん変わることにより「死んだ土」に比べて非常に複雑な（活き活きとした）力学挙動を示します。SYS カムクレイモデルは、このような「死んだ土」と「生きた土」の違いを、土の骨格構造の働きとして説明し、カムクレイモデルの上に骨格構造として過圧密・構造・異方性の３項目を付け加えることで、あらゆる種類・あらゆる状態の土の力学挙動を、同一理論的枠組で表現しています（モデルの概要については、別資料に示します）。

SYSカムクレイモデル
カムクレイモデル
構造

構造

高位化

構造
無し

低位化

（嵩張り）

(練返し)

過圧密
除荷

正規圧密土化
異方性

過圧密

異方性

発達

消滅

過圧密
無し
(正規圧密)

異方性無し

骨格構造の変化
自然の土（生きた土）

練返し正規圧密土（死んだ土）

２．SYS カムクレイモデルの土質パラメータ
土質パラメータには、「材料定数」と「状態量」の２種類があります。
「材料定数」とは土の「種類」
により決まる値です。例えば、締固めにより緩い砂が密な砂になっても、また液状化した砂がその後に圧密をしても、土の種類は変わらないので、計算の途中で「材料定数」が変わることはありません。同
じ種類の土が異なる力学挙動を示すのは、土の「状態量」の違いによるものとして記述されます。
6

SYS カムクレイモデルは、カムクレイモデルの土質パラメータに加え、３つの骨格構造（過圧密・構造・異方性）の働きを記述する土質パラメータを定義します。具体的には、骨格構造の発達／消滅のしやすさを与える材料定数（発展則パラメータ）、および骨格構造の発達程度を表す状態量です。
外力によって３つの骨格構造（過圧密・構造・異方性）は元の状態には戻らない、すなわち塑性変形と共に状態がどんどん変化していきます。これを支配するのが発展則です。ここでは具体式は示しませんが、同じ量の塑性変形が起きた時に、その土の骨格構造が発達／消滅しやすいか、これを与えるのが発展則パラメータです。

土の種類

材料定数

土の力学的性質

状態量

土の状態（密度・含水比・骨格構造）

過圧密・構造・異方性

SYS カムクレイモデルの土質パラメータ
弾塑性
パラメータ

パラメータ名

発展則
パラメータ

材料定数

練返し正規圧密土の圧縮線（NCL)の傾き

膨潤指数

記号
~

~

NCL の切片N

練返し正規圧密土の圧縮線（NCL)の切片

限界状態定数Mp’～q 空間における限界状態線の傾き

ポアソン比



正規圧密土化指数

m

圧縮指数

説明

膨潤線の傾き過圧密解消のしやすさ

物性
状態量

構造劣化指数a,b,c,cs

構造の高位化／低位化のしやすさ

回転硬化指数br

異方性の発達／消滅のしやすさ

回転硬化限界定数mb

異方性の発達限界

土粒子の密度

s

透水係数

k

鉛直有効応力 v

有効土被り圧

比体積v

v=1+e, e:間隙比

応力比

  p q

過圧密比

1/R

過圧密比

構造の程度

1/R*

構造（嵩張り）の程度

異方性の程度

異方性の程度   3 2 β  β , β  m b (=0 :異方性無し)

0  R  1 (R=1 :正規圧密状態)
0  R *  1 (R*=1 :練返し)：骨格構造の発達／消滅のしやすさ：骨格構造の発達の程度※その他のパラメータはカムクレイモデルと同じ

7

◆SYS カムクレイモデルの土質パラメータによる「生きた土」の記述（例１）「死んだ土」と「生きた土」、しかも異方性が□ 「自然の土（生きた土）」は、構造が発達し（1/R*>1）過圧密状態にあり（1/R>1）
発達（>0）□ 実験室で十分に練返し（1/R*=1）、正規圧密状態（1/R=1）にした土は、いわゆる「死んだ土」（例２）典型的な砂と粘土の違い
砂は粘土に比べて□ 構造の低位化／高位化が速く（a が大きい）、圧縮よりもせん断で構造が壊れやすい（cs が大きい）□ 過圧密の解消が遅い（m が小さい）□ 異方性の発達／消滅が速い（br が大きい）（例３）緩い砂の液状化／締固め、液状化後の圧密□ 緩い砂は、構造が高位で（1/R*が大きい）せん断により先に急激な構造破壊（1/R*→1）が起こる⇒排水条件なら「締固め」、非排水条件なら「液状化」□ 構造破壊後、ゆっくりと過圧密が解消（1/R→1）する⇒「液状化後の砂の圧密」（例４）自然堆積粘土の遅れ圧縮・二次圧密□ 自然堆積粘土は、構造高位で（1/R*が大きい）過圧密状態（1/R が大きい）□ せん断により先に過圧密が解消し（1/R→1）、後からゆっくりと構造が破壊（1/R*→1）□ 構造破壊が顕著な場合、塑性圧縮を伴う軟化に起因して水圧消散が遅れ、長期に亘り大沈下（粘土の遅れ圧縮、二次圧密）

砂

粘土
自然の土

先に構造の
急激な破壊

構造高位
過圧密状態

先に
過圧密が解消

締固め
液状化

塑性変形

構造の壊れた
過圧密状態
あとから過圧密が解消あとから構造がゆっくり破壊
死んだ土

液状化後の
砂の圧密

構造を有する
正規圧密状態

構造の壊れた正規圧密状態

8遅れ圧縮（２次圧密）

３．土質パラメータ決定に必要な土質試験◎…

最優先で実施する必要のある試験○…

実施することで、より詳細な土質パラメータ決定が可能となる試験△…

土質パラメータの決定には直接用いないが、土の「種類」「状態」の判断材料となる試験

１）地盤を分類する試験
GEOASIA®の計算では、まず対象となる地盤や土構造物が、どのような「種類」「状態」の土で構成されているかを分類し、解析対象をモデル化します。このため、試験データは、できるだけ深度方向に
密に（連続して）得られることが望まれます。
必要度

試験名

利用する値

◎

土粒子の密度試験

利用法

土粒子密度 s

「種類」の分類
土質パラメータとして直接用いる◎

土の含水比試験

自然含水比 wn「状態」の分類、初期比体積の推定◎

土の液性限界試験

液性限界 wL「種類」の分類、圧縮指数の推定△

土の塑性限界試験

塑性限界 wP「種類」の分類○

土の粒度試験

粒度、細粒分含有率「種類」の分類、透水性の推定△

標準貫入試験

N 値、現場の観察記録「種類」
・「状態」の分類、基盤層の推定

△

物理探査

S 波速度

「種類」
・
「状態」の分類、基盤層の推定

0

wP
wn
wL

粗砂

5

細砂
シルト混り
細砂

砂２
粘土１

10
深度 (m)

砂１

粘土２
15

シルト

粘土３
20

粘土４

固い層
25

「種類」は同じ「状態」が異なる

細砂

支持端
粗砂

0
現場の
現場の
観察記録
観察記録

20

40

N値

2.6 2.740

s(g/cm )wp, wn, wL (%)

380

解析対象の決定

土の「種類」「状態」による分類（自然堆積地盤の例）
9２）土質パラメータを決める試験
続いて、土の「種類」「状態」ごとに室内力学試験を実施し、土質パラメータを決定します。

（１）力学試験に用いる土試料と作製方法
室内力学試験による SYS カムクレイモデルの土質パラメータ決定では、次の３種類の試料を用います。
①不撹乱試料…

骨格構造が発達した状態。原位置からできるだけ乱さないように採取②練返し試料…

骨格構造を完全に消失した状態。①を十分乱して作成。

③再構成試料… 骨格構造をほぼ消失した状態。①をスラリー状に攪拌し再圧密して作成。

押出し

成型

①不撹乱試料①不撹乱試料

サンプリング

液性限界で十分練る②練返し試料

液性限界の
２倍程度で
攪拌した後
再圧密

③再構成試料原位置

比体積 v (=1+e)

運搬

③再構成
試料

②練返し試料（NCL)
鉛直有効応力 ln’試験に用いる３種類の土試料「①不撹乱試料」は、原位置の土が持つ力学特性（骨格構造の働き）を求める試料です。このため、次のことに留意する必要があります。
(1)できるだけ原位置の状態から乱さないように採取すること
地盤の種類と硬さに応じたサンプラーを用いて、原位置の状態からできるだけ乱さないように採取することが重要です（砂質土の場合は、凍結サンプリングやブロックサンプリングなどを実施）。
サンプラーから押出した試料は、含水比や形状の変化を防ぐために、できるだけすばやく成型し試験に用います。
(2)各層の代表的な試料を選別すること
室内力学試験では、各層（「種類」「状態」が同じと分類した土）の代表値が得られるような不撹乱試料を選別することが重要です。具体的には、層内、またサンプラー内で、中央付近の深度にあり、混入物ができるだけ少ない試料、また先に自然含水比分布が分かっている場合は、層の代表（平均）的な含水比に近い試料を選びます。
(3)不撹乱試料の「乱れ」を考慮することどれだけ細心の注意を払っても、サンプリング、運搬、サンプラーからの試料の押出しなど試料の「乱れ」を避けることはできません。つまり、不撹乱試料が原位置の状態を完全には再現しないことを認識することが重要です。GEOASIA®の計算では、原位置から室内試験開始までに土が受けた応力履歴を考慮して、乱れる前の原位置状態の推定を行ないます。特に、乱れに鋭敏な土を取り扱う場合には、乱れにより圧縮性が大きく低下するため、乱れを考慮することが必須となります。

10一般的な土のモデルでは、上記の「①不撹乱試料」のみを用いて、室内試験が実施されます。しかし骨格構造の働きを記述する SYS カムクレイモデルでは、「②練返し試料」や「③再構成試料」による試験をあわせて行うことが非常に重要となります。その理由を次に説明します。
仮に、異なる場所で採取した 3 つの自然堆積粘土の「不撹乱試料」から、全く同じ圧縮曲線が得られたとしましょう。これだけでは、堆積環境に応じた力学特性（骨格構造の働き）が、どのように違うのかを知ることはできません。しかし、それぞれの粘土を十分乱して骨格構造を喪失させた、「練返し試料」の圧縮曲線（NCL）を併記すると、骨格構造の「量」や「変化の仕方」を比較することができます。
例えば下図の例では、(b)の粘土が「構造（嵩張り）」が最も高位で、しかも外力によって変化しやすい(壊れやすい)土であり、これは言い換えれば「乱れに鋭敏」でいわゆる「２次圧密」の可能性がある危険な粘土であることが分かります。
このように、骨格構造が発達した土を扱う場合には、土台（鋭敏比で言えば、分母）となる「骨格構造を消失させた状態の土」の力学試験を同時に行うことが重要となります。

もし(a)～(c)3つの粘土で、不撹乱試料の圧縮線が全て同じ場合⇒ どこが違う？？

練返し試料の圧縮曲線（NCL）を描けば見えてくる
不撹乱試料

練返し試料
（NCL)

v (=1+e)

不撹乱試料

v (=1+e)v (=1+e)

不撹乱試料

練返し試料
（NCL)

ln’
(a) 構造は低位で
変化が速い

練返し試料
（NCL)

ln’
(b) 構造は高位で
変化が速い

ln’
(c) 構造は高位で
変化が遅い

乱れに鋭敏
「２次圧密」の可能性

SYS カムクレイモデルのパラメータを求める力学試験では、骨格構造を消失させた試料として「②練返し試料」や「③再構成試料」を用います。
「②練返し試料」とは、「①不撹乱試料」を十分に乱して、完全に骨格構造を消失させた状態の土で、既往の研究成果より、練り返しに最も適した含水比は液性限界であることが分かっています（液性限界よりも含水比が低いと過圧密が残りやすく、含水比が高いと構造が残りやすい）。このため、液性限界に含水比調整をした試料をラップなどに包み、回転させながら手で押しつけて固形物がなくなるまで十分に練り返して作製します。
「③再構成試料」は、「①不撹乱試料」に液性限界の２倍程度の水を加え、スラリー状に十分に攪拌した後、再圧密して得られる試料です。再圧密過程では、わずかではありますが、異方性の発達や構造の発現（高位化）があるため、「②練返し試料」に比べれば、骨格構造がやや発達した状態にあります。
しかし、ピートやロームのように、練り返すと急激に強度を失い自立が難しい土では、「②練返し試料」の供試体を成型することができないため、代わりに「③再構成試料」の試験を行ないます。なお、砂質11土の場合は、撹乱試料を突き固めて密度調整を行った「③再構成試料」を用います。

（２）土質パラメータを決める室内試験
細粒分含有率から、粘性土と砂質土のどちらに近いかを判断し、実験項目を選択します。各層（「種類」「状態」が同じと分類した土）で、下記に示す表の試験を最低１セット実施します。

◆粘性土の場合
必要度 試料と試験名（求める土質パラメータ）◎

練返し試料の利用する試験結果
・圧縮曲線

試験の注意点
直線部分が少なくとも 3 点以上得られるように、十分に大きな圧密段階載荷による圧密試験~（  , N）

圧力まで載荷する（最小圧密応力は問わない）。除荷過程は不要。
24 時間載荷を基本とする。

◎

不撹乱試料の・圧縮曲線

過圧密・正規圧密の両方の領域で段階載荷による圧密試験（ ~ ,a, R*, k ）・透水係数

3 点以上得られるように、試料の採取深度に応じて圧密応力を決定。除荷過程は特に必要はない。
24 時間載荷を基本とする。

◎

・有効応力パス

有効土被り圧を挟んで小さい圧密（ p  ～q）

応力（過圧密領域）と大きい圧密・応力ひずみ関係

応力（正規圧密応力）の最低２本・過圧密領域 1 本（  a ～q）を実施。可能であれば、有効土被・正規圧密領域１本・過剰間隙水圧

り相当の圧密応力も含め、計３本（M，a，m，R*, R）（  a ～ ue ）不撹乱試料の
圧密非排水三軸圧縮試験
CU実施するのが望ましい。

・等方圧密過程の等方圧密過程で過剰水圧が残って間隙比変化いないかチェックした上で、でき（圧密前 e0 とるだけ遅い載荷速度（粘性土であ

圧密後 ec)

れば 0.01%/min 程度以下）でせん断をする。ピーク時および破壊時の供試体の変形形状の写真、スケッチも残す。

○

圧密応力は有効土被り圧相当とす

不撹乱試料の等価せん断剛性率 Geq

変形特性を求めるための（または等価ヤング率 る。試験条件（ひずみ制御か応力繰返し非排水三軸試験（ ~ ,）Eeq）と履歴減衰率 h(%) 制御か、非排水繰返し後の圧密のおよび片振幅せん断ひ 有無）を明記すること。
ずみSA（または片振幅
軸ひずみ(  a )SA）12

○

不撹乱試料の・有効応力パス

上記 CU と同じ圧密応力で最低１圧密非排水三軸伸張試験

・応力ひずみ関係

本実施。

CUE

・過剰間隙水圧（, mb, br）

・等方圧密過程の
間隙比変化

○

○

再構成試料の・有効応力パス

再構成試料を作成した再圧密応力

圧密非排水三軸圧縮試験

・応力ひずみ関係

より小さい圧密応力（過圧密領域）

CU・過剰間隙水圧と大きい圧密応力（正規圧密応力）

・過圧密領域 1 本・等方圧密過程のの２本を実施。

・正規圧密領域１本~（M,  , N , mb, br）

間隙比変化

再構成試料の・圧縮曲線

直線部分が少なくとも 3 点以上得

段階載荷による等方圧密・除荷曲線

られるように、十分に大きな圧密圧力まで載荷する。除荷は急激に／等方除荷試験~（  , ~ , N）

行なわず、段階的に最低２点実施
する。

◆砂質土の場合
必要度 試料と試験名（求める土質パラメータ）◎

利用する試験結果

試験の注意点

有効応力パス

有効土被り圧を挟んで小さい圧密（ p  ～q）

応力（過圧密領域）と大きい圧密・応力ひずみ関係

応力（正規圧密応力）の最低２本・過圧密領域 1 本（  a ～q）を実施。可能であれば、有効土被・正規圧密領域１本・過剰間隙水圧

り相当の圧密応力も含め、計３本（M，a，m，R*, R）（  a ～ ue ）不撹乱試料の
圧密非排水三軸圧縮試験
CU実施するのが望ましい。

・等方圧密過程の砂質土でも、間隙水のマイグレー

間隙比変化

ション（水の移動）が十分行なわ（圧密前 e0 とれるように、ゆっくりとせん断す

圧密後 ec)。ピーク時
る（0.1%/min 程度以下）
および破壊時の供試体の変形形状の写真、スケッチも残す。

◎

再構成試料の・有効応力パス撹乱した試料を密度調整して、緩圧密非排水三軸圧縮試験

・応力ひずみ関係

詰め・中詰め・密詰めの３本程度

CU・過剰間隙水圧

を、同じ圧密応力で実施する。

・過圧密領域 1 本・等方圧密過程の・正規圧密領域１本間隙比変化（M，a，m）

緩詰め：相対密度 40%程度以下
中詰め：相対密度 50％程度
密詰め：相対密度 70%程度以上

13◎

圧密応力は有効土被り圧相当とす

不撹乱試料の等価せん断剛性率 Geq

変形特性を求めるための（または等価ヤング率 る。試験条件（ひずみ制御か応力繰返し非排水三軸試験（ ~ ,）Eeq）と履歴減衰率 h(%) 制御か、非排水繰返し後の圧密のおよび片振幅せん断ひ 有無）を明記すること。
ずみSA（または片振幅
軸ひずみ(  a )SA）○○

不撹乱試料の・有効応力パス

複数本実施し、液状化強度特性を

液状化強度特性を求めるた

・応力ひずみ関係求める。繰返しせん断後に排水コめの繰返し非排水三軸試験・過剰間隙水圧

ックを開き、液状化後の圧密排水・液状化強度曲線量を求める。

不撹乱試料の・有効応力パス

上記 CU と同じ圧密応力で最低１圧密非排水三軸伸張試験

・応力ひずみ関係

本実施。

CUE

・過剰間隙水圧（, mb, br）

・等方圧密過程の間隙比変化○

再構成試料の・圧縮曲線

直線部分が少なくとも 3 点以上得

段階載荷による等方圧密・除荷曲線

られるように、十分に大きな圧密圧力まで載荷する。除荷は急激に／等方除荷試験~（  , ~ , N）

行なわず、段階的に最低２点実施
する。

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参考文献
■GEOASIA
・ Noda, T., Asaoka, A. and Nakano, M. (2008): Soil-water coupled finite deformation
analysis based on a rate-type equation of motion incorporating the SYS Cam-clay model,

Soils and Foundations, Vol.48, No.6, pp.771-790.

■SYS カムクレイモデル
・ Asaoka, A., Noda, T., Yamada, E., Kaneda, K. and Nakano, M. (2002): An elasto-plastic
description of two distinct volume change mechanisms of soils, Soils and Foundations,Vol.42, No.5, pp.47-57.

・ Asaoka A. (2003): Consolidation of Clay and Compaction of Sand -An elasto-plastic
description-, Keynote lecture, Proc. of 12th Asian Regional Conf. on Soil Mechanics andGeotechnical Engineering, Leung et al. Singapore, Aug., Vol.2, pp.1157-1195.

■練返し試料の作製方法について
田代むつみ、稲垣太浩、中野正樹、野田利弘、浅岡顕 (2010): 練返し試料の圧縮曲線に及ぼす試料作製時の含水比の影響, 地盤工学会ジャーナル, Vol.5, No.1, pp.81-87.

おわりに
本誌では、地盤解析技術 GEOASIA® （ ALL SOILS ALL STATES ALL ROUND GEOANALYSISINTEGRATION）の概略をご紹介しました。Engine（エンジン）である SYS カムクレイモデルについては、別紙でご紹介いたしますので、あわせてご覧いただけますと幸いです。
地盤解析技術 GEOASIA®にご興味を持たれた方、また解析業務を希望される方は、当研究会事務局
までお問合せ下さい。

平成 24 年 2 月 28 日 発行
編集：一般社団法人 GEOASIA 研究会

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