JPS61294018A - 地盤の液状化判定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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った。

そこで、地盤の液状化を判定する装置として、２枚の如
露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、これに加設装置を接続して如露板を介し
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した装置が開発され
、本発明の出願人より特許出願（特願昭５７−６１５０
８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、如露板を原位置の地
盤に立て込んで設置するものであるため、判定試験すべ
き地盤ごとにいらいち立て込み設置しなければならず、
その設置施工がぎわめて面倒である上、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
いものであった。

殊に、試験地盤の西側は２枚の如露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
層とつながっており、しかも加設装置は地上に設置され
た台−Ｌに載設されているが、加設装置の作動時に生起
する反力によって音自体が振動して、如露板に対する振
動伝達（如露力）が減衰するおそれが多分にあり、加設
装置の出力に見合っ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
いう欠点もあった。

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如露時の反力を受ける部分を
設けて如露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。

［問題点を解決するだめの手段１ 上記の問題点を解決する本発明の判定装置は、コンクリ
ートににり床と四周の側壁とを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枚の如露板を立設してそ
の下端を反力床に枢動可能に連接するとｉ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
、この如露板に反力壁に連接して支持させた加設装置を
連接して、該如露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、この状態で加設装置を作動させると、２枚の
如露板に繰り返し水平方向の振動が与えられ、該如露板
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。従ってこれ
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って、加設装置に
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、模型土槽を画する如露板が
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
、また加設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、前記如露時の反力を前記反力床および反
力壁によって受は支えることができ、しかも前記槽体に
−〇　− より模型土槽を他の地盤と完全に隔することができ、加
震装置による如露出力そのままの振動を如露板を介して
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であ
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土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、異なっ
た地盤の液状化の状態、程度を試験し判定することがで
きる。

［実施例］ 図において、（１）は鉄筋入り等のコンクリ−１−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って、床および一側壁はそれぞれ
他より大なる充分な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’）は仙の側壁より上方へ構成され高くな
っている。

この槽体（１）は、通常四周の側壁上端が地表に露出す
るように埋設するが、場合によっ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如露時に不
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（３
ａ）とは交差方向の両側壁（３ｂ）（３１１）間におい
て該両側壁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枚の如露板梁あって、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。

前記の如露板（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（７ａ）（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、反力床（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、如露板（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っている。

また前記両加震板（４ａＨ４ｂ）は、板体（６ａ）（６
ｂ）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って連結桁（１１）
にＪ：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）Ｌ；Ｌ　前記［ｊ　結桁（１１）ト支
ｆｊ柱（７ａ）（７ｂ）トのピン連結手段等の連接部を
示す。

そして上記の反力壁（３ａ）側の如露板（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ュエーター
等の如露装ｆｆ１（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）により如露板（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っている。

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）を介して如露
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
少なくとも如露板（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、如露板（４ａＨ４ｂ）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っている。この側溝（１９）　（２
０）の内部にベントナイト等の粘性液を満たしておく場
合もある。

なお図示する実施例の場合、槽体（１）内には反力壁（
３ａ）に内接しかつ如露板（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っている。そのため槽体（１
）の各側壁（３８Ｈ３ｂ）　（３Ｃ）が如露板（４ａＨ
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
（６ａ）（６ｂ）よりやや低く形成されている。前記の
貯水槽に代えて、側壁の一部に排水ビットを設けて、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、（２
６）は水平変位計、（２７）は壁面土圧計を示し、これ
ら各閉器は記録計等に接続される。（２８）は上記槽体
（１）の−側部に連設した各種計器の配線および配管用
等のピットである。

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（４
ａ）（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。こうして加設装置（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）がぜん断変形を受け、これ
に伴っ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）、各種変位計等をもって、加設装置により与え
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、加設装置（１５）の振動に伴う
反力は反力壁（３ａ）により受は支えられるので、加設
装置（１５）の出力振動はそのまま如露板（４ａ）（４
ｂ）ニ伝達され、また如露板（４ａ）（４ｂ）の揺動に
伴って生じる反力もその下端が連接された反力床（２）
により受は支えられ、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、加設装置（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、その杭頭に所定の荷重（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、−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如露時、反力壁（３ａ）
相隣る両側壁（３ｂＨ３ｂ）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（３ｂ）（３ｂ）
の内面に滑性の塗料、メッ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、また異なっ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を判定で
きる。

殊に本発明の場合には、加震装置および如露板の振動付
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、しかも槽体によっ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、従っ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。

また槽体によっ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、（４
ａ）（４ｂ）−・・如露板、（５）・・・模型土槽、（
７ａ）（７ｂ）・・・支持柱、（１５）・・・加震装置
、（ａ）・・・試験土砂層。 特許出願人　　株式会社武智工務所 手続補正書（方側 昭和６０年１０月　１日 １、事件の表示 昭和６０年特許　願第１３４８２５　号３、補正をする
者 株式会社武智工務所 代表者　　藪　　内　　貞　　男 ４、代理人

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検体を設置し、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。