Zaidatul Azmi

地すべり斜面の構造剛性の逆算と破壊予測に関する研究

大塚 悟　　


　一般に地すべりは降雨や融雪によって地下水位が上昇して発生すると挙げられる。間隙水圧が増加すると、有効応力が低下する。間隙水圧の増加と有効応力の低下によってせん断強度が低下する。その結果は変形が発生する。変形発生の原因である間隙水圧を考慮できれば、予測精度の向上を図ることができると考えられる。

　本研究では間隙水圧を考慮して破壊予測を行う。破壊予測をするために、骨格変形係数を定義する。この適用検討をするために、地すべりを模擬した間隙水圧載荷試験への適用性を検討する。

　間隙水圧と変形の関係を明らかにするために、三軸試験機を用いて、間隙水圧載荷試験を実施した。試料は三軸試験機にて過圧密比に応じた応力履歴を与えた後に、所定の軸差応力を非排水条件にて載荷して初期状態とした。間隙水圧載荷試験は軸差応力を一定に制御して試料下端部にて強制的に間隙水圧を載荷する。試料上端にて間隙水圧を測定し、載荷した水圧の伝達を確認後に間隙水圧を段階載荷で実施した。間隙水圧の載荷増分は2kPaとした。

　地すべりを破壊予測するために、骨格変形係数を定義する。荷重と変位の比を有効応力に関する骨格変形係数とする。骨格変形係数は２つに分かれて、接線骨格変形係数と割線骨格変形係数である。骨格変形係数の逆算することによって破壊予測することができる。間隙水圧載荷試験では間隙水圧とひずみの関係から、両者の比を有効応力に関する骨格変形係数と定義した。骨格変形係数は、供試体が破壊に至る過程で徐々にゼロに近づく傾向を示した。接線骨格変形係数はほぼゼロにまで低下する傾向を示したが、割線骨格変形係数は必ずしもゼロに至らない傾向を示した。これは割線骨格変形係数の特徴である。骨格変形係数を用いることで地すべり挙動を分析できることが確認できた。試験結果から供試体の過圧密比が大きくなるほど、降伏応力での骨格変形係数も大きな値を持っている。これより供試体はより密な状態であるので、より大きな間隙水圧に耐えられることが解明した。

　本研究では土水連成のし点から有効応力に関する骨格変形係数を提案し、間隙水圧載荷試験結果を用いて供試体の全体剛性をリアルタイムに逆算できることを示した。地すべり斜面に対しても間隙水圧または地下水位の変動を用いて骨格変形係数を定義することにより、合理的な地すべりの破壊予測を行うことができる。