伊與　和真

軟弱地盤の圧縮特性の実験的検討と盛土の長期沈下に関する数値解析

大塚　悟

日本海沿岸東北自動車道では，長期にわたり継続的に盛土の沈下が進行し，継続的な維持・補修を余儀なくされている．また，地下水の大量利用は地下水位の低下を生じて地盤沈下を引き起こす問題がある．地盤沈下の原因は軟弱地盤の圧密現象であるが，地下水の利用が毎年同じ規模で安定的に実施されれば地盤沈下は収束すると推測されるが，現実には地盤沈下の進行する実態がある．本研究の目的は2つある．1つ目は，地下水位の変動を圧密荷重の載荷・除荷の応力サイクルで考慮する1次元圧密試験によって，現地地盤の圧密特性を明らかにする．自然堆積粘土と再構成粘土を用いて繰り返し圧密試験を行い，構造劣化の特徴を調査して地盤沈下の原因を考察する．2つ目は，圧密試験から得られた結果から解析パラメータを決定し，盛土の残留沈下の弾塑性圧密解析を実施する．複線化で予想される拡幅工事による本線への影響や残留沈下の予測，残留沈下量の低減方法の検討を目的とする．
地下水位の変動に伴い生じる繰り返し荷重に対する土の圧密特性を把握するために，繰り返し圧密試験を実施した．試験結果から明らかになったことを以下に示す．
繰り返し荷重に伴う間隙比の減少が確認できた．
繰り返し荷重に伴う土の間隙比減少により応力状態は過圧密化するが，正規圧密曲線に変化はない．
発生するひずみ量は繰り返しを行う過圧密比の大きさに比例する．
過圧密比が大きい範囲における繰り返し荷重に伴う塑性変形は微小である．
繰り返し荷重に伴う塑性変形は一定値に収束する傾向を示すが，収束まで至らなかった．
繰り返し荷重に伴い発生するひずみ量は塑性指数・自然含水比・液性限界と強い相関を示し，これらの指標が大きいほど発生量が増加する．
　盛土の残留沈下の弾塑性圧密解析をtij model，関口太田モデルを用いて行った．解析結果より明らかになったことを以下に示す．
tij-modelは盛土載荷に伴うせん断や圧密挙動を正確に再現するものの，二次圧密を表現できず，長期沈下に伴う残留沈下を表現することはできなかった． 
関口太田モデルは盛土施工完了後も実測値と同様な傾向を示した．関口太田モデルは二次圧密を考慮することができるため残留沈下が発生している地盤の挙動を比較的良好に解析できた．
余盛高さによる残留沈下量の関係は，余盛高さを高くすると残留沈下量は小さくなることが確認できた．しかし，余盛高さを4mにしても残留沈下量は1mを超えており，残留沈下量の低減にはあまり有効ではない．
盛土施工後6000日から軽量盛土を施工することによって残留沈下量は0.002mとなった．軟弱地盤が厚く堆積する地域では，盛土荷重を大幅に低減することができる軽量盛土工法が有効であることを示した．