木曽川下流流域低平地の液状化特性の評価
液状化 繰返し三軸砂質土

中部土質試験協同組合 正会員○久保 裕一

名城大学

国際会員

小高 猛司

名城大学国際会員

崔 瑛

名城大学大学院学生会員

高木 竜二

１．はじめに地盤工学会中部支部南海トラフ巨大地震中部地域地盤災害研究委員会では，三重県桑名市内の旧河道若齢埋立て地盤における液状化危険度評価を行うための地盤調査を実施した。その一環として，ボーリング採取した砂試料による液状化試験を実施したが，N 値の小さい若齢の埋立て砂層において，比較的大きな繰返し三軸強度比が得られた。一方，同じ砂層の単調載荷の三軸試験においても，中密な砂の挙動を示す試験結果が得られており，サンプリング時の密実化の影響が無視できないと考えられる。本報では，乱れによる密実化の影響を試験結果から極力排除する目的で，変相状態に着目して試験の整理を行った結果を示す。
図 1 に採取地点における柱状図を示す。厚い沖積粘土層の上部に緩い砂層がおよそ 15m 堆積して２．試験概要ている。これらの砂層から代表的な 3 箇所（3～4m を 1S-3，6～7m を 1S-6，9～10m を 1S-9）でチいる。特に上部の砂層は，旧河道部の若齢の埋立て砂層であることを地質学的知見に基づき判断し元を示す。S1-3 と S1-6 は比較的均質な砂質土であり，S1-9 は細粒分質の砂である。実施した試験ューブサンプリングを実施して室内試験を行った。図 2 と表 1 にそれぞれ粒径加積曲線と試料の諸試験と称す）である。試験条件として液状化試験は載荷周波数を 0.2Hz，三軸試験はせん断速度

内容は，物理試験と繰返し非排水三軸試験（液状化試験と称す）と三軸圧縮試験（CUB 条件，三軸0.05%/min とした。両試験ともに供試体サイズは直径 5cm，高さ 10cm，凍結状態で機械成形後にセ
図１

ル内で解凍し，二重負圧法により完全飽和化の後に有効土被りで等方圧密した。

柱状図

３．試験結果試験については，それぞれの深度において，繰り返し回数が 20 回程度
図 3 に三軸試験と液状化試験における有効応力経路を示す。液状化となった繰返し応力比での結果のみを示している。三軸試験の結果より，一旦圧縮した後に，正のダイレイタンシーが発現する典型的な中示しているが，細粒分の少ない 1S-3 と 1S-6 では三軸試験の破壊線と密な砂であることがわかる。図中に液状化試験による破壊線を破線でほぼ一致している。しかし，細粒分の多い 1S-9 に関しては，液状化試
験の繰り返しせん断で得られる破壊応力比の方が相当大きな値となる

実務における液状化試験では，繰返し回数 20 回における繰返し強度ことがわかる。

図2

比 RL20 が求められることを主眼としているために，規定の繰り返し回数

表1

粒径加積曲線

試料の物理特性で液状化が発生するように試験で設定する繰返し軸差応力の値は，自ずり返し回数が 20 回に近い供試体を代表として示しているが，この図を見とある範囲に落ち着く。図 3 で示した液状化試験の有効応力経路は，繰値に近いことがわかる。これは，三軸試験の変相時の応力状態から RL20る限り，液状化試験の軸差応力の振幅は三軸試験の変相時の軸差応力のの値を予測出来る可能性があることを示唆している。

土質名称

土粒子密度(g/cm )初期含水比(%)
3飽和度(%)
間隙比

乾燥密度（液状化） (g/cm )3乾燥密度（三軸） (g/cm )3

次に，液状化試験の変相箇所を推測する。三軸試験の変相点は密詰め

１S-3

1S-6

1S-9(S-FG)

(SP)

(SF)

2.662

2.684

24.0

24.2

2.685
31.6

0.647

0.731

0.885

87.1

87.8

91.4

1.614

1.545

1.433

1.573

1.554

1.448の砂の場合など，間隙水圧が増加から減少に転じるなど比較的明瞭に現れる。一方，液状化試験では間隙水圧が増加と減少を繰返しながら上昇するのみで，三軸試験のような際立った変化はない。液状化試験の過剰間隙水圧のグラフは，試験開始時の水圧が低い状態では先の尖った山形をしているが，徐々に圧力が上昇すると先のくぼんだ形へと変化し最終的に液状化に至る。この形は細粒分の少ない砂ほど顕著で，細粒分の多い砂では凹形とはならず丸みのある山形となることが多い。液状化試験で変相が起こっているとすれば，過剰間隙水圧の形が凹形になり，液状化に至る手前付近でLiquefaction properties of the lowland in the estuary of
the Kiso river

Yuichi,Kubo (Geolabo Chubu)

Takeshi,Kodaka, Ying,Cui, Ryuji,Takagi (Meijo University)

起こっていると考えられる。図 4 は 1S-6 からの代表的な有効応力経路図を示した図である。実線は過剰間隙水圧比の形が凹形になる直前までを，点線はそれ以降を示した。この図から，凹形に変化する直前でも変相していると考え，変相箇所を凹形に変わる直前と仮定した。

図3

液状化試験と三軸試験の有効応力経路図

図 5(a)は学会同様の整理方法，繰返し応力振幅比と繰返し回数の関係に先程仮定した変相までの繰返し回数を加えた図である。図 5(b)は，所定の過剰間隙水圧曲線を用い，グラフは紙面の都合上 1S-9 のみを示した。図 5(a)から 1S-9（細粒比までの繰返し回数に変相までの繰返し回数を加えた図である。曲線は累乗近似
分質砂）は繰返し応力振幅比 2%（以下 DA と称す）に近似，1S-3 と 1S-6 では同様に整理した結果，1S-9 よりやや小さい DA1%と近似していた。図 5(b)から，1S-9 は過剰間隙水圧比 80%（以下 Nu と称す）に近似，1S-3 と 1S-6 では同様に整理した結果，1S-9 よりやや小さい Nu70%を示した。これらから，液状化試験では，軸ひずみが 1%～2%で変相状態にあり，その時の過剰間隙水圧比は 70%～80%である事がわかった。ただしこれらは細粒分により変化し，細粒分含有率が少ないほど小さな軸ひずみ，低い過剰間隙水圧で変相に至ると考えられる。

図 4

返送箇所とした応力経路

DA5%，Nu95%から求められた液状化強度とを比較したものである。カ
表 2 は，図 5 から求めた変相状態での液状化強度と，通常通りの橋示方書(2012)の N 値から求められた液状化強度を示した。DA5%とッコ内の数値は変相状態の何倍であるかを示した。また，右には道路Nu95%の値は上記と同様に累乗近似曲線から求めた。表から，最も高い値が DA5%，次に Nu95%である。変相状態と道路橋示方書の値には

道路橋示方書からの液状化強度は基本的に N 値に比例した値となっ一見相関性はなさそうに見える。ているため，N 値の小さかった 1S-3 は極端に小さい。もし，ここで N(a)軸ひずみで整理値から求められた道路橋示方書の値を正解とするのであれば，1S-3 はサンプリングに伴い密実化したと考えられ，DA5%，Nu95%の値はかなりの過大評価となる，しかしながら，変相状態の値は道路橋示方書のた，道路橋示方書の値に近い 1S-6 と 1S-9 に関しては，やや小さめの安値よりは相当大きいものの，幾分密実化の影響を軽減できている。ま全側の数値となり，実用的にそれほど大きな問題ないと考えられる。
液状化試験を中心に変相状態について試験整理を試みた。変相は DA

４．まとめ

1%～2%付近，Nu70%～80%付近で発生するが，細粒分含有率により幾(b)過剰間隙水圧比で整理
DA5%や Nu95%の通常設計に使われる数値よりやや小さな値となり，ら か変化すると考え られ る。 また，変相状態の液状化強 度の値は

図5

繰返し回数と繰返し応力振幅比の関係

密実化された試料でも幾分軽減できる可能性を示唆した。今
表 2 道路橋示方書から求められる液状化強度との比較
DA 5%

N u95%

1S-3

0.44(1.6)

1S-6
1S-9

後はこれらのデータが確かなものにするため，多数の条件で試験を重ね，確かなものとしていきたい。
度定数の検討,第 59 回地盤工学シンポジウム論文集,2014.

変相状態

道路橋示方書0.34(1.3)

0.27

0.14

0.23(1.2)

0.21(1.1)

0.19

0.22

0.29(1.2)

0.28(1.1)

0.25

0.27

参考文献:1)小高ら:河川堤防の安定性照査に用いる適切な強