全地連「技術フォーラム2012」新潟

濃尾地盤の液状化特性における細粒分含有率の影響に関する考察

1. はじめに

中部土質試験協同組合○久保裕一

中部土質試験協同組合

坪田邦治

表-1

比較した物理特性(平均値)
Fc＜10%

10%≦Fc＜15%Fc≦15%

近年数多く報告されるようになってきた。黄 らは，豊土粒子密度 (g/cm3)

2.698

2.681

2.688

浦標準砂の製造の際に出来る細粒分の中からシルト分だ

自然含水比 (%)

23.6

27.6

30.2

けを取りだし，豊浦標準砂を混ぜて液状化強度と細粒分間隙比

0.809

0.854

0.892

1.497

1.455

1.434

3.11

10.8

81.1

0.447

0.300

0.225

細粒分を含む砂質土の液状化強度についての研究は，
1)含有率の関係を求め，シルト分含有率が30%を境に液状2)

種別

乾燥密度化強度が変化することを示した。また，矢島ら は，豊均等係数

浦標準砂と成田砂を用い細粒分含有率を変化させた液状D50粒径

3(g/cm )(mm)化強度の関係を求め，黄らと同様の結果を得ている。

少ない試料では，液状化強度が再構成された試料と比較して大きくなることが予想される。
本報文では，濃尾地域で採取され，当組合で実施した
繰返し非排水三軸試験から液状化強度(Nc=20) ，物理試
験から細粒分含有率(Fc)を求め，得られた Fc により，
①Fc ＜10%，②10%≦Fc ＜15%，③ Fc ≧15%，の3種

通過重量百分率(%)

試料であり，実際の地盤から採取された乱れの少ない試料ではない。そのため，構造が破壊されていない乱れの特に液状化の可能性有り

100

しかし，これら既往の研究は，いずれも再構成された

Fc≧15%
10%≦Fc＜15%
Fc＜10%

8060402000.001

類に区分し，液状化強度～平均粒径(D50)，Fc 等の関係に
図-1ついて比較検討した結果について報告する。

0.01
液状化の可能性有り

0.11（注：液状化範囲：U cの大きい砂）

粒径(mm)

10

3種類の粒径加積曲線（平均値）と液状化範囲(2) 粒径加積曲線

2. 試験条件

図-1に粒径加積曲線を示す。この曲線はそれぞれの粒調査の対象とした試料は，濃尾地域で採取された乱れ径加積曲線を平均して1つの曲線にしたものである。Fcの少ない試料（主に三重管サンプラーで採取，現地で凍が多くなるにつれ，曲線が上方に位置し，細粒分を多く結され，当組合まで運搬された沖積砂質土層）である。

含む様子が判る。なお，図には，均等係数の大きい砂(Uc

この試料を礫の少ないものは凍結成形機でφ=5cm に成≧3.5)で「液状化の可能性あり」の範囲を示している。

形し，礫が多く成形が不可能な試料は，端面成形のみ(φ=7.0～8.3cm)で試験を行った。飽和度を高める方法とし

この図より，平均値ではあるが，全ての試料が「特に液状化の可能性がある」ことが判る。て，圧密前に CO2を供試体下部から通気し，背圧200kN/m2を作用させた。圧密圧力は試料深度に応じて，土被り程

3. 試験結果度とした。その他の試験条件は以下の通りである。

(1) 平均粒径 D50と Fc の関係
図-2に D50と液状化強度の関係を示す。また，既往の相・試験方法：土の繰返し非排水三軸試験
・機械制御：空圧サーボ式・制御方式：応力制御

関関係3)(Nc=30)を同図に記入した。濃尾地域の砂質土は
概ね D50=0.1～1.0mm の範囲で，液状化強度は，Fc＜10%・メンブレン補正：無し
・載荷周波数：0.2Hz

では D50が大きくなるに伴い，液状化強度が小さくなる

その他詳細は JGS 基準に準拠した。

傾向を示す。ただし，Fc≧10%になるとばらつきはあるが，D50が大きくなるに伴い，液状化強度が大きくなる傾(1) 物理特性
今回適用した3種類の物理特性（平均値）を表-1に示す。
3向を示す。Seed 等のデータと比較すると，当地域の液状通常，一般的な土粒子密度の値は，2.5～2.8 (g/cm )を示化強度は少し大きめである。この理由として，以下の3すことが多いが，濃尾地盤の土粒子密度もこの範囲に入点が想定される。っており，一般的な土質特性を有していると考えられる。

① 文献は，相対密度(Dr)が50%と非常に緩い。

その他の数値は，細粒分含有率の数値に伴った傾向を示している。特に，Fc≧15%の均等係数(Uc)は，81.1を示し，「粒径幅の広い」材料といえる。

② 再構成された試料である。
③ 細粒分を含まないきれいな単一粒径の砂であると考えられる。

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0.5揃っているのに対し，濃尾地域の試料では，大きい礫が混入している為，D50が大きくなっていると考えられる。
(2) Fc と液状化強度の関係
図-3に Fc と液状化強度の関係を示し，文献2)の相関関係 (Nc=20)を同図に記入した。Fc の区分に関わらず，全ての範囲で Fc と共に液状化強度が大きくなる傾向を示している。特に Fc≒20%付近では，他と比較して液状化強度が大きくなる割合が高い。

繰返し応力振幅比 (σ d/2σ ’0 )特に，文献の D50の大きな試料は，全体が大きな粒径で0.4Lee et.al (1968)

0.3

Seed et.al (1971)

0.2
Fc＜1010≦Fc＜1515≦Fc0.1

文献1)2)と比較すると，Fc が20%～30%で液状化強度が00.01小さいのに対し，濃尾地域では Fc＜10%付近で液状化強度が小さい値を示している。

0.10

また，文献の相関と同じ Fc で比較すると，ここで示し

図-2た自然地盤では，実験データに比較して，かなり大きな

1.00

平均粒径 D50と液状化強度の関係

0.5
Fc＜1010≦Fc＜1515≦Fc

これらの異なった傾向を示す理由として，文献は，①②再構成試料は，ほとんどが空中落下法により作成されており，試料中に含まれる細粒分はほとんどがシルト分と考えられる。これに対し，濃尾地域の試料は自然地盤であるため，Fc には粘土分も含んでいる。
3)

なお，文献 によれば，液状化強度に粘土分が大きく影響していることが指摘されている。図-4に，濃尾地域の液状化強度と粘土分混入量の関係を示すが，現段階では，明瞭な相関は認められない。今後，データ数を増加

繰返し応力振幅比 (σ d /2σ' 0 )液状化強度が得られていることが判る。
再構成試料であること

10.00

D 50

0.4
0.30.20.1
黄ら，Toyoura+Silt

Toyoura (D r =70%)

0.0

させ，土被り圧等で区分する等の詳細な検討を行う等が01020課題と考えられる。
図-34. まとめ304050細粒分含有率 F c(%)

細粒分含有率と液状化強度の関係

0.5

文献と比較・検討し，以下のことが判った。
① 濃尾地域の液状化強度と D50との関係は，Fc＜10%でD50が大きくなると液状化強度が減少し，Fc≧10%では，D50とともに大きくなる傾向がある。
② 液状化強度と Fc の関係は，Fc の増加と共に，液状化強度も大きくなる。この割合は，Fc＜10%で比較的顕著であることが判った。
③ 液状化強度のピークは，0.35付近であることが判ったが，試料が分布している有効土被り圧との関係など

繰返し応力振幅比 σd /2σ'0

濃尾地域の液状化強度を，D50と3区分の Fc を用いて，0.40.30.2
Fc＜1010≦Fc＜1515≦Fc0.10.0010度 max≒0.35程度と考えられる。
④ 液状化強度～D50，Fc，粘土分含有率を比較したが，30粘土分含有率（%）

を因子として整理すると有効かもしれないが，今後の課題としたい。現段階では，濃尾地域の液状化強20

図-4

粘土分含有率と液状化強度の関係《引用・参考文献》
1) 黄大振・柳沢栄司・菅野高弘：シルト分を含む砂のせ文献とは異なる挙動を示すことが判った。これは，ん断特性について，土木学会論文集，No.463/Ⅲ-22，pp.25

再構成試料と自然地盤の違いを表していると考えら～33，1993.

れる。

を含む砂質土の液状化特性と液状化強度評価に関する一

2) 矢島寿一・沼田佳久・中根淳：細粒分

本検討により，設計や施工の際には，文献データのイ考察，土木学会論文集，No.624/Ⅲ-47，pp113-122，1999.

ンプットではなく，調査地の地盤調査を実施し，採取し

3) 埋立て地の液状化対策ハンドブック：沿岸開発技術研た試料で地盤材料試験が重要なことを示唆している。

究センター，p74，1998.