JPH039248B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、地震時に液状化する砂地盤の液状化
の有無、程度を試験し判定するとともに、液状化
を防止する技術の防止効果をも試験、判定する装
置に関する。

［従来の技術］ 地震時に砂地盤が液状化し地盤としての支持力
を失い構築物が沈下、倒壊した例は既に多く知ら
れている。上記液状化の原因は水で飽和した砂地
盤の間隙水圧が地震時に繰り返しせん断変形を受
けることにより急上昇し、その結果、過剰間隙水
圧が発生して砂地盤の支持力を失わせるものとさ
れており、一般には砂地盤の粒径、密度、地下水
位等に関連し水で飽和した細かい砂地盤において
危険性があるとされている。

上記の液状化を防止する対策として、上記液状
化の原因より、砂地盤の相対密度を上げることお
よび液状化し難い粒径の砂に置き換えることとの
目的から砂杭を打設したり、あるいは透水性のよ
い砂利杭を打設して液状化の主因である過剰間隙
水圧の発生を消散させる等の防止技術が施されて
いるが、これらは液状化発生の有無、程度を判定
して防止技術を施したものではなく、さらに施し
た防止技術が地震時にどの程度の防止効果を発揮
するかを判定して実施されたものでもなく、極め
て不安な状態で液状化対策がなされているのが実
情であつた。

そこで、地盤の液状化を判定する装置として、
２枚の加震板を所要の間隔をおいて判定すべき原
位置の地盤に立て込み設置し、これに加震装置を
接続して加震板を介して両板間の地盤に振動を与
えることにより、該地盤の液状化の状態、程度を
判定するように装置が開発され、本発明の出願人
より特許出願（特願昭57−61508号、特開昭58−
178718号）されている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上記の判定装置は、加震板を原
位置の地盤に立て込んで設置するものであるた
め、判定試験すべき地盤ごとにいちいち立て込み
設置しなければならず、その設置施工がきわめて
両倒である上、判定試験後においてはその装置を
撤去し地盤を埋め戻さなければならないものであ
つた。

殊に、試験地盤の四側は２枚の加震板および側
板等により他の地盤と隔されているものの、その
底部では他の地層とつながつており、しかも加震
装置は地上に設置された台上に載設されている
が、加震装置の作動時に生起する反力によつて台
自体が振動して、加震板に対する振動伝達（加震
力）が減衰するおそれが多分にあり、加震装置の
出力に見合つた振動を付与できず、そのために測
定される数値に誤差が生じ、精密な判定を行なえ
ないという欠点もあつた。

本発明は、上記に鑑みて、判定すべき原位置の
地盤に設置せずに判定試験できるとともに、試験
土砂を他の地盤と完全に隔した状態でかつ加震時
の反力を受ける部分を設けて加震出力そのままの
振動を試験土砂に付与し得て精密な判定を行な
え、さらに液状化防止技術の効果の程度をも正確
に判定し得る液状化判定装置を提供しようとする
ものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記の問題点を高潔する本発明の判定装置は、
コンクリートにより床と四周の側壁と一体に造成
してかつ前記床および一側壁をそれぞれ反力壁と
して形成してなる槽体を設置し、この槽体内には
反力壁に相隣る両側壁間において所要間隔で相対
向する２枚の加震板を立設してその下端を反力床
に枢動可能に連接するとともに、両加震板と前記
両側壁とにより囲まれた部分を模型土槽となし、
この加震板に反力壁に連接して支持させた加震装
置を連接して、該加震板を介して模型土槽内の試
験土砂層に振動を与えるようにしたものである。

［作用］ 上記の本発明装置は、コンクリート製の槽体内
の模型土槽内に判定すべき地盤の土砂または該地
盤に相当する土砂つまり密度や粒径等の土質条件
同等にした土砂を充填しておき、この状態で加震
装置を作動させると、２枚の加震板に繰り返し水
平方向の振動が与えられ、該加震板が反力床との
連接部を支点に揺動変位し、これにより両加震板
間の模型土槽内の試験土砂層が震動して該試験土
砂層にせん断変形が惹起されることになる。従つ
てこれに伴う土砂間隙水圧の急上昇、過剰間隙水
圧の発生等の変化、および試験土砂の液状化発生
の状態を、間隙水圧計、地震計、変位計等の各種
計器をもつて、加震装置により与えた振動の振
幅、周波数の変化とともに該変化に関連して適宜
記録手段により読みとることにより、試験土砂層
の液状化の有無、程度を判定することができる。

しかして本発明においては、模型土槽を画する
加震板がコンクリート製の槽体内に設けられて反
力床に連接され、また加震装置が反力床と一体の
反力壁に連接支持されているために、前記加震時
の反力を前記反床および反力壁によつて受け支え
ることができ、しかも前記槽体により模型土槽を
他の地盤と完全に隔することができ、加震装置に
よる加震出力そのままの振動を加震板を介して試
験土砂に与えることができ、他の地盤の影響を受
けることがない。

またコンクリート製の槽体の内部に模型土槽を
設けてあるので、この内部の土砂を判定すべき地
盤の土砂に置き換え、あるいは該地盤と同質条件
にすることにより、各地盤毎にそれぞれ立て込み
設置することなく、異なつた地盤の液状化の状
態、程度を試験することができる。

［実施例］ 図において、１は鉄筋入り等のコンクリートに
より床と四周の側壁とを一体に造成した主として
長方形等の方形をなす槽体であつて、床および一
側壁はそれぞれ他より大なる充分の厚みを有する
反力床２および反力壁３ａとして構成されてお
り、反力壁３ａの上端部３a′は他の側壁より上方
へ延成され高くなてつちる。この槽体１は、通常
四周の側壁上端が地表に露出するように埋設が、
場合によつては下部のみ埋設状態で、あるいは地
上に設置して実施することもでき、いずれの場合
にも下層地盤に杭を打設する等して加震時に不動
状態を確実に維持するようにするのが望ましい。

４ａ，４ｂは上記槽体１の内部に反力壁３ａと
は交差方向の両側壁３ｂ，３ｂ間において該両側
と交差方向で所要間隔をおいて相対向するよう立
設された２枚の加震板であつて、下端は反力床２
に枢動可能に連接されて支持されており、またこ
の両加震板４ａ，４ｂと両側壁３ｂ，３ｂとによ
り囲まれた部分を判定試験すべき地盤に相当する
土砂を充填しておく模型土槽５として構成されて
いる。前記の加震板４ａ，４ｂは、鋼製板やＨ形
鋼等を連接形成した板体６ａ，６ｂを主体とし、
その片面側つまり互いの相対向面とは反対側にＨ
型鋼等の型鋼その他の鋼材等よりなる支持柱７
ａ，７ｂが溶接その他の手段により一体的に装設
されてなり、該支持柱７ａ，７ｂの下端が反力床
２に枢動可能に連接され支持されている。前記枢
動可能な連接構造としては、第３図に示すよう
に、支持柱７ａ，７ｂの下端に垂設した連接用板
８を、反力板２に所要間隔に立設した連接用板
９，９間に遊嵌するとともに、これらの連接用板
８および９，９にピン１０を貫通させて連接して
おり、加震板４ａ，４ｂは前記ピン１０を支点に
板面に対し直交する方向に揺動し得るようになつ
ている。また前記両加震板４ａ，４ｂは、板体６
ａ，６ｂより上方へ突出した支持柱７ａ，７ｂの
上端部同士が各々にピン連結手段等をもつて連結
桁１１により連結され、該連結桁１１を介してリ
ンク式に両者同期して揺動するように設けられて
いる。１２，１３は前記連結桁１１と支持柱７
ａ，７ｂとピン連結手段等の連接部を示す。

そして上記の反力壁３ａ側の加震板４ａにおけ
る両支持柱７ａ，７ａ間には横桁１４が架渡さ
れ、該横桁１４の中央部に油圧アクチユエーター
等の加震装置１５の出力側端部がピン連結や自在
継手等の継手部１６を介して連接され、該加震装
置１５により加震板４ａ，４ｂに対しその板面と
直交する方向の振動を与え得るようになつてい
る。特に前記加震装置１５は出力側とは反対側の
基部が上記した反力壁３ａに埋設固定された支持
部１７に前記同様の自在継手等の継手部１８を介
して連接されて支持され、その作動時に生じる反
力を反力壁３ａにより受支するように設けられて
いる。

上記の加震装置１５は、横桁１４を介して加震
板４ａ，４ｂに、つまりその間の模型土槽５内の
試験土砂層ａに地震波に相当する振動、周波数
で、すなわち繰り返しせん断変形を与え得るよう
に構成されており、その動力源としては例えば油
圧による高速往復運動を利用するのが望ましく、
通常変位量は数cm〜数10cmに設定する。

また上記両加震板４ａ，４ｂと反力壁３ａおよ
びこれに相対向する側壁３ｃとの間は、それぞれ
少なくとも加震板４ａ，４ｂ上部の揺動最大変位
より大きい幅を有する側溝１９，２０として構成
されてれており、加震板４ａ，４ｂの揺動変位を
許容するとともに、試験土砂層ａより滲出する水
を貯留できるようになつている。この側溝１９，
２０の内部にベナントナイト等の粘性液を満たし
ておく場合もある。

なお図示する実施令の場合、槽体１内には反力
壁３ａに内接しかつ加震板４ａとの間に側溝１９
を存するように貯水槽２１が設けられ、側溝１
９，２０より溢れ出た水が流入口２２より流れ込
んで貯留されるようになつている。そのため槽体
１の各側壁３ａ，３ｂ，３ｃが加震板４ａ，４ｂ
の主体である板体６ａ，６ｂよりやや高く形成さ
れるとともに、貯水槽２１の上面が前記板体６
ａ，６ｂよりやや低く形成されている。前記の貯
水槽に代えて、側壁の一部に排水ピツトを設け
て、側溝より溢れ出る水を槽体の外部に排水する
ようにしてもよい。

図の２３は間隙水圧計、２４は反力床２に立設
した地中変位計、２５は鉛直水平変位計、２６は
水平変位計、２７は壁面土圧計を示し、これら各
計器は記録計等に接続される。２８は上記槽体１
の一側部に連設した各種計器の配線および配管用
等のピツトである。

上記の本発明装置により液状化の判定試験を行
なうには、第１図および第２図に例示するよう
に、両加震板４ａ，４ｂ間の模型土槽５内に判定
すべき地盤の土砂を充填するか、または充填され
た試験土砂を該地盤に略相当する土質条件につま
り密度や粒径、含水率等を前記地盤と同等にして
おく。こうして加震装置１５が作動すると、両加
震板４ａ，４ｂに繰り返し水平方向の振動を与え
られ、両加震板４ａ，４ｂが反力床２との連接部
を支点に揺動変位し、模型土槽５内の試験土砂層
ａがせん断変形を受け、これに伴つて土砂間隙水
圧が急上昇し、過剰間隙水圧が発生したり、試験
土砂層ａが液状化したりする。このとき、土砂層
内に設けた間隙水圧計２３や地震計（加速度計）、
各種変位計等をもつて、加震装置により与えた振
動の振幅、周波数の変化を記録手段により読みと
り、同時に上記間隙水圧の上昇、過剰間隙水圧の
発生等の変化も前記振動の変化に関連して読みと
ることにより、液状化の有無、程度を判定するも
のである。

しかして上記試験の際、加震装置１５の振動に
伴う反力は反力壁３ａにより受け支えられるの
で、加震装置１５の出力振動はそのまま加震板４
ａ，４ｂに伝達され、また加震板４ａ，４ｂの揺
動に伴つて生じる反力もその下端が連接された反
力床２により受け支えられ、しかも試験土砂層ａ
が槽体１により外部地盤と隔されているため他の
地層の影響をうけることもなく、加震装置１５に
よる出力振動をそのまま試験土砂層ａに与えるこ
とができ、精密で正確な試験判定を行なえる。

また第４図および第５図に示すように、試験土
砂層ａ内部に液状化を防止する技術例えば砂利杭
ｂや砂杭等の一方もしくは双方を所要間隔に打設
しておいて、上記と同様の試験を行なえば、施さ
れた液状化防止技術が、振動の変化に応じてどの
程度の防止効果を発揮するか否かあるいは液状化
の発生を防止できるか否かを試験、判定すること
ができる。

さらに、第６図および第７図に示すように、模
型土槽５内の試験土砂層ａ内に構築物を支える基
礎杭として円筒杭３０あるいは節付杭３１の双方
またはいずれか一方を打設し、その杭頭の所定の
荷重Ｗを載荷しておいて、上記と同様の試験を行
なえば、地震時に基礎杭３０，３１が受ける振
動、液状化の影響等を知ることができ、特にこれ
を上記した他の試験結果と比較することにより液
状化の防止技術の効果をより適確に知ることがで
きる。

なお、上記のように各試験使途地盤毎に別個に
試験する場合のほか、一の模型土槽内において試
験土砂層を区分して上記の試験を行なうこともで
きる。

さらに、上記判定試験における加震時、反力壁
３ａ相隣る両側壁３ｂ，３ｂと試験土砂層ａとの
接触面において土砂が変形移動することにより摩
擦が発生する。この影響を除くために、両側壁３
ｂ，３ｂの内面に滑性の塗料、メツキ等を施して
おくのが望ましい。また該側壁面にスライド可能
な板を配して摩擦の影響を取り除くこともでき
る。

［発明の効果］ 上記したように本発明の液状化判定装置によれ
ば、地震時に液状化のおそれのある砂地盤がどの
程度の振動（周波数、振幅）で液状化するかを判
定でき、また液状化防止技術を施した処理地盤と
身処理地盤を加震して対比することにより、また
異なつた液状化防止技術を施した地盤を加震する
ことにより、それぞれの技術がもつ防止効果を対
比できるとともに地盤に最適の防止技術も判定で
きる。

殊に本発明の場合には、加震装置および加震板
の振動付与に伴う反力が反力床および反力壁によ
り受支され、加震装置の振動出力そのままの振動
を試験土砂層に伝達することができ、しかも槽体
によつての地盤と隔離した状態で試験し得て、両
加震板間の模型土槽内の試験土砂層が反力による
振動伝播等の他の地層の影響を受けることがな
く、従つてきわめて精密な試験結果が得られ、正
確なる液状化の程度および防止技術の効果の程度
の判定を行なうことができる。

また槽体によつて他の地盤と隔離したことによ
り、構造物を構築する地盤に相当する同土質条件
の土砂を模型土槽内に充填することにより試験で
きるので、各地盤に判定装置をいちいち立て込み
設置する必要がなく、また判定試験後に構造物の
構築地盤をあらためて埋め戻す必要もなく、判定
試験に要する手数を著しく軽減でき、きわめて経
済的である、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す縦断面図、第
２図は同上の平面図、第３図はピン連結構造部分
の拡大側面図、第４図は他の実施例を示す縦断面
図、第５図は同上の平面図、第６図はさらに他の
実施例を示す縦断面図、第７図は同上の平面図で
ある。 １……槽体、２……反力床、３ａ……反力壁、
３ｂ，３ｂ，３ｃ……側壁、４ａ，４ｂ……加震
板、５……模型土槽、７ａ，７ｂ……支持柱、１
５……加震装置、ａ……試験土砂層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コンクリートにより床と四周の側壁とを一体
   に造成しかつ前記床および一側壁をそれぞれ反力
   床および反力壁として形成してなる槽体を設置
   し、この槽体内には反力壁に相隣る両側壁間にお
   いて所要間隔で相対向する２枚の加震板を立設し
   てその下端を反力床に枢動可能に連接するととも
   に、両加震板と前記両側壁とにより囲まれた部分
   を模型土槽となし、この加震板に反力壁に連接し
   て支持させた加震装置を連接して、該加震板を介
   して模型土槽内の試験土砂層に振動を与えるよう
   にしたことを特徴とする地盤の液状化判定装置。