ken10213

渡邉健太

固化改良と鋼矢板を併用した複合基礎の水平抵抗特性に関する研究

大塚悟

軟弱地盤上に擁壁等の構造物を構築する場合，支持力・沈下対策として固化改良体を基礎地盤とする実績が多いが，鉛直荷重に対して水平荷重の比率の大きい構造物では，結果として基礎底面の地盤反力が大きくなるので，改良体の強度を大きくすることや基礎幅を大きくするなどの対応が必要となる．深田らが開発している矢板と固化改良を併用した複合型基礎工法では，基礎の剛性および周面摩擦の増大が期待されることから，固化改良と矢板の併用工法を直接基礎に適用した場合も，元の直接基礎よりも大きな水平力を有する可能性がある．そのため，補強構造体は単独で小中規模の基礎として，直接基礎形式よりも大きな水平力に対応できる可能性があり，適用範囲を拡大することができる．
以上の背景のもと，当該構造物の水平抵抗特性を把握するために遠心載荷模型実験が行われている．本研究では，この遠心載荷模型実験の結果を，三次元弾塑性有限要素解析によりシミュレーションする．しかしながら，当該構造の変形挙動を終局状態まで把握するには，改良体の変形挙動を終局状態まで適切に表現された弾塑性構成式を用いることが望ましい．すなわち，外力により改良体内に発生するせん断と引張の両破壊挙動を表現できる構成式が要求される.そこで，例えばせん断と引張の両破壊基準が設定されているNamikawa＆Kosekiの弾塑性構成式の適用を検討し，終局挙動までを適切に表現することを試みる．この弾塑性構成式を用いて，当該構造物の終局状態までの変形挙動を適切に表現し，矢板併用による変形抑制効果を定量的に評価することを本研究の最終的な目的とする．以下に本研究で得られた結果を示す．
(1)矢板を用いることにより変形抵抗特性が増加する．矢板と固化改良を併用するとさらに効果が大きく，改良体の強度が大きいほど効果が現れる．
(2)矢板を用いることにより基礎地盤まで応力が伝達される．
(3)三次元弾塑性有限要素解析により当該構造物の水平抵抗特性は概ね定量的に評価することが出来る．回転抵抗特性に関しては実験値と数値の乖離が見られるが，定性的な傾向は捉えている．
(4)引張軟化モデルを三次元弾塑性有限要素解析に用いることにより，固化改良体の引張軟化挙動を表現することができ，終局状態の挙動も表現できる．

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