志田俊彦
せん断特性を考慮した砂質土の液状化に関する研究
飽和した緩い砂質土は、地震などの繰返しせん断応力を受けると液状化することで知られている。液状化特性を調べるに当たって、室内試験では繰返し非排水三軸試験がよく用いられている。しかし、繰返し非排水三軸試験は必ずしも簡単な試験とはいえない。そこで、単調せん断挙動から繰返しせん断挙動へのモデル化ができれば、繰返し非排水三軸試験を行うことなく液状化特性を予測することが可能となる。本研究では、まず砂質土の液状化解析モデルの開発に必要な状態変数を明らかにする。液状化パラメータである状態変数を求めることにより、排水単調せん断挙動から非排水単調せん断挙動を予測することができ、さらに、非排水繰返しせん断挙動を予測することができるのである。
液状化解析の検証に必要な基礎データを得ることを目的として、豊浦砂及びまさ土を対象に要素試験を行った。等方圧縮試験結果より、豊浦砂及びまさ土とも砂の性質上、圧密曲線は粘性土のように唯一の直線に載らず、初期間隙比（密度）の違いにより曲線が何本も描かれることがわかった。また、砂質土の圧縮特性は初期状態に大きく依存し、かつ、粘性土のように土固有の正規圧密線は現れないことがわかった。
非排水単調圧縮試験における破壊線より、豊浦砂及びまさ土とも、変相点の傾きは間隙比に依存しており、密なほど小さくなることがわかった。また、排水単調圧縮（p'一定）試験における破壊線より、豊浦砂及びまさ土とも、破壊線は初期間隙比に依存しており、密なほど破壊線の傾きは大きくなることがわかった。
カオリン粘土、豊浦砂、まさ土の限界状態線より、粘性土では、正規圧密線及び限界状態線とも唯一の直線で表され、互いに平行であることがわかった。それに対して豊浦砂では、収束中のデータがあるものの、定常状態線が一つの線で表せることが予想できた。また、まさ土では豊浦砂と同様、定常状態線が一つの線で表せることがわかった。
これらの試験から得られた状態変数をもとに解析コードを開発し、液状化解析をした結果、排水単調せん断挙動から非排水単調せん断挙動へのシミュレーションは、豊浦砂の場合、液状化の傾向をよく再現できることがわかった。まさ土の場合は、ストレス-ダイレイタンシー関係を補正すれば液状化の傾向を再現できることがわかった。また、排水単調せん断挙動から非排水繰返しせん断挙動へのシミュレーションは、豊浦砂及びまさ土とも、せん断ひずみに着目すれば十分に試験結果を再現できた。しかし、間隙水圧の上昇は必ずしも液状化の傾向を再現しているとはいえず、今後の課題となる。