栗田修平

グラベル・パイルの液状化対策効果の定量的評価に関する実験的研究

大塚悟

2011年に発生した東北地方太平洋沖地震では，内陸部や沿岸部において，宅地地盤での液状化被害が多数発生した．そのため，宅地住宅の液状化対策は今後の災害対策上で重要であるといえる．そこで本研究では狭隘な土地でも対策が可能であるグラベルパイル工法に着目した．グラベルパイル工法は液状化対策効果として，締固め効果，間隙水圧消散効果，剛性による構造効果が期待できる．しかし，それぞれがどの程度影響するかの知見は十分とは言えないこともあり，現在の日本建築学会指針では，グラベルパイルの液状化対策効果を砂質地盤の締固め効果に基づいて評価し，他の液状化対策効果を考慮していない．本研究では，グラベルパイルの液状化対策効果を明らかにすることにより，設計指針を構築することを目的として，コーン貫入試験，振動台模型試験を実施した．
コーン貫入試験では，グラベルパイルを4本格子状に打設し，格子中央点において，締固め効果が面積比による改良率で整理できるか検討した．貫入抵抗値と貫入深度の関係に着目すると，貫入抵抗値は未改良地盤に対して全域で増加しており，大きな締固め効果を示した．深層部では深さ方向に線形的に増加する結果が得られたが，浅層部では貫入抵抗値の増加がやや小さい結果が得られた．この結果から，浅層部においては打設による地盤の抜け上がりが生じ，改良効果を得ることが難しいことがわかった．また，杭径は異なるが，改良率が同じ事例の試験では貫入抵抗値の増分は等しい結果が得られ，グラベルパイルの締固め効果は面積比による管理が可能であることが明らかとなった．また，貫入試験を杭からの距離を変化させて実施することで，グラベルパイルが発揮する締固め効果の影響範囲を明確にした．
振動台模型試験でも同様に，格子中央点における間隙水圧消散効果が改良率で整理できるか検討した．各深度に複数設置した間隙水圧計より過剰間隙水圧比の変化に着目すると，液状化対策効果は，深層部ほど大きく浅層部は小さいことを示した．また，杭径は異なるが，改良率が同じ事例を比較したところ，杭径が大きい改良地盤では液状化を顕著に抑制していたのに対し，杭径が小さい改良地盤では液状化が確認され，改良率による液状化対策効果の表現は難しい結果となった．杭径が大きい事例では，改良体と地盤が一体となる効果が大きくなり，せん断変形を抑制したものと考えられる．この効果は改良体の剛性効果と関連することから，改良体の群杭効果の視点から今後は，打設本数を増やすなど構造による違いを排除した条件で実験や解析を行う必要がある．