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西山洋輔

グラベルパイルによる宅地地盤改良の液状化抑止効果に関する研究

大塚悟

2011年3月11日に東北から関東地方にわたり甚大な被害をもたらした東日本大震災では，内陸部や沿岸部においては液状化による地盤変状にともなう被害が多数発生した．その中でも宅地の液状化被害では人命が失われることはないが，ライフラインの寸断，家屋の沈下によって，劣悪な生活環境に置かれる．そのため，宅地の地盤改良により液状化による被害を低減することは今後の災害対策の重要な一つとなる．
自然材料を用いるグラベルパイル工法は，地盤固化剤を用いた地盤改良工法に比べて環境面の負荷が少ない工法である．しかも，宅地地盤のように転売が行われる土地の場合には固化剤による地盤改良は転売時に多額の費用を要する撤去が求められる可能性があることから，撤去を求められることのないグラベルパイル工法の有用性が期待される．そこで既往の研究により，振動台による実験からグラベルパイル工法の液状化抑制効果が検証されているが，本研究では周辺地盤の締固め効果による液状化抑止効果の検証に加え，施工条件の変化による効果を比較することで液状化抑止効果および改良効果のメカニズムを明らかにした．
まず，2次元平面ひずみモデルにより，土・水連成有限要素解析を行った．三軸シミュレーションにより材料定数を決定後，杭間締固めモデルにより杭間密度増大を再現した．その後，一様地盤に杭間密度増大モデルから得られた結果を投入し，液状化層厚，入力地震動，置換率の変化による改良効果の違いを見た．その結果，無改良地盤と改良地盤を数値解析により比較することで，締固めグラベルパイル工法は地震によって発生する過剰間隙水圧の増加と沈下量の発生を低減した．しかし，改良地盤では改良領域における沈下量に変化がなかったため，改良域より下層の軟弱地盤での液状化が影響していると考えた．そこで液状化層厚と改良効果の関係を検証した結果，改良地盤の液状化層厚が深くなるにつれ，本工法の過剰間隙水圧比低減効果と沈下量低減効果は低下した．また，置換率増大により，過剰間隙水圧比は大きく低減されるが，沈下量においては液状化層厚の厚さが深くなるほど，その付加効果は小さくなることがわかった．これらの結果から，グラベルパイルのもつ液状化抑止効果が確認され，抑止効果は液状化層厚に依存していると考えられる．

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