表層地盤の挙動評価法：液状化地盤（有効応力解析）
緩い砂地盤などにおいて地盤の液状化が発生する可能性がある場合、液状化の影響を考慮して地盤の挙動を評価する必要があります。
鉄道総研では、全応力解析で用いているGHEモデルに、地盤内の水圧を考慮するための「おわんモデル」を組み合わせることで（図1）液状化の影響を考慮できる有効応力解析手法を提案しています。
この手法により、液状化地盤を想定したハイブリッド地盤応答試験に対して、水圧の上昇（有効応力の低下）や加速度応答を精緻に再現できることを確認しています。（図2）
また、南海トラフ地震などの巨大地震に対しては、密度の高い地盤でも液状化が発生したり、地盤の大変形により有効応力レベルが頭打ちする「定常化」という現象が発生したりすることが想定されます（図3(a)）。
そこで、この定常化現象について実験的に検討した上で、これを再現できる「拡張おわんモデル」を開発しました（図3(b)）。このモデルでは、有効応力が所定の値まで達した場合に有効応力の増分を0とすることで、頭打ち挙動を再現可能となっています。
このモデルを用いて巨大地震を入力したハイブリッド地盤応答試験の再現解析を実施し、試験で見られたような加速度が頭打ちする挙動を再現できることを確認しています。（図4）
上記の通り、有効応力解析により液状化地盤挙動の傾向を評価出来ることが確認出来ています。現在、精度の向上にむけて、モデル化手法やパラメータ設定法の改良に取り組んでいます。
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参考文献
- 小野寺智哉、伊吹竜一、井澤淳、福武毅芳、桐山貴俊、馬渕倉一、児玉剛：巨大地震による砂地盤の定常化挙動に関する実験的検討、第44回地震工学研究発表会、2024
- 山本昌徳、小野寺智哉、伊吹竜一、井澤淳、福武毅芳、桐山貴俊、児玉剛、馬渕倉一：定常化を考慮した拡張おわんモデルとそのパラメータ設定法、第58回地盤工学研究発表会、2023.
- 伊吹竜一、井澤淳、小野寺智哉、福武毅芳、桐山貴俊、児玉剛、馬渕倉一：砂地盤の定常化に与える水圧条件に関するハイブリッド地盤応答試験、第59回地盤工学研究発表会、2024.