天井川化した河川堤防の地震時安定性に関する研究

已成为溢流河道的河堤地震稳定性研究

• 批准号: 16710131
• 负责人: 飛田 哲男
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16710131/
• 关键词: 河川堤防; 天井川; 液状化; 遠心模型実験; 盛土; 沈下; 有効応力解析

本研究では,まず京都府城陽市南部を北流する木津川の支流である青谷川中流部の天井川化した河川堤防を研究対象として地盤調査を行った.次に,地震時の盛土の基礎的な動的変形挙動を調べるため,液状化の可能性のある砂質地盤上の盛土について遠心模型実験を行った調査対象とした河川堤防の比高は約20mである.まず堤防上で標準貫入試験,PS検層及び試料サンプリングを行い,天井川化した堤防の基本的な物性を把握した.この結果堤体はN値20から30程度の礫混じり砂からなり,地下水位が堤体天端から約5.5m付近にあることがわかった.標準貫入試験は天端から堤体の高さである深度20mまで行ったが,最深部において粘土層が確認された.この結果,当該地点の堤防は,粘土質の原地盤上に上流部に存する風化花崗岩の砂礫を盛って造成されてきたものと推定される.このことは,既往の文献(井手町史シリーズ,井手町史編集委員会)の記述と矛盾しない.地下水位は高いが,堤体を構成する土質構成とN値から,大地震時に液状化が発生し堤体が崩壊する可能性は低いといえるがその可能性は否定できない.本遠心模型実験に用いた盛土は,飽和砂質地盤上に造成された乾燥砂からなる盛土である.したがって,先に現地調査を行った河川堤防の条件とは異なる.これは,まず単純な条件を仮定し,盛土の基礎的な変形特性を把握することを目的としたためである.現地調査を行った堤防上には水が流れており,その水が堤体内部に浸透しているものと推測されるが,これを遠心模型実験で再現するためには,遠心力を載荷しても堤防上に常に水が供給される仕組みを有する特別な実験装置が必要となる.本研究では,下部地盤の密度と入力加速度を変化させて実験を行い,堤体天端の沈下量と入力加速度振幅の関係を求め,その力学的なメカニズムに関して以下のような知見を得た.すなわち,一般に飽和砂地盤上の盛土構造物においては,液状化発生前に堤体に作用する慣性力によって飽和地盤中のせん断応力が増加するため,盛土の周囲,特に盛土直下の浅部地盤では液状化に対する見かけの強度が大きくなる.この非液状化領域は,慣性力の増加とともに大きくなる傾向にあるので,それがくさびとなり液状化の進行とともに周囲の液状化地盤中に貫入する.この破壊メカニズムは,本研究で対象とした天井川堤防の破壊形態と入力加速度振幅の関係にも適用することが可能である

在这项研究中，我们首先对京都府城阳市南部向北流动的木津川支流青谷川中段已变成河流的河堤进行了实地调查。为了研究动态变形行为，在可能液化的沙质地面上进行了离心模型试验。目标河堤相对高度约为20 m。首先，我们对河堤进行了标准贯入试验、PS测井和取样采样，了解已变成悬河的河堤的基本物理性质。结果，路堤体由N值约20～30的砂石混合而成，地下水位距路堤体顶部约5.5 m。好的。标准贯入试验是从顶部到20m的深度进行的，也就是路堤本体的高度，在最深处确认有粘土层。结果发现该点的路堤是据推测，它是由上游地区存在的风化花岗岩砾石堆砌而成的。这一点已被现有文献证实（井出）。这与町史丛书（井出町史编委会）的记载并不矛盾。虽然地下水位较高，但构成堤体的土壤成分和N值表明，在大地震时，堤坝可能会发生液化。虽然可以说可能性较低，但也不能否认这种可能性。本次离心模型实验所用的路堤是在干燥的沙地上建造的。由于路堤是由沙子构成的，因此其条件与之前研究的河堤不同。这是因为我们首先假设了简单的条件，目的是了解水在路堤上流动的基本变形特征。进行了实地调查，假设水正在渗入路堤内部。假设为了在离心模型实验中重现这一点，需要具有即使施加离心力也能持续向堤坝上方供给水的机构的特殊实验装置。通过改变土壤密度来进行实验。和输入加速度，确定路堤顶部沉降量与输入加速度幅值之间的关系，并计算合力。我们获得了以下有关力学机制的知识：一般来说，在饱和沙地基上的路堤结构中，由于液化前作用在路堤上的惯性力，饱和地基中的剪应力会增加，因此，抗液化的表观强度为。路堤周围较大，尤其是路堤正下方的浅地面。这个非液化区域往往会随着惯性力的增加而增大，因此随着液化的进行，它会形成一个楔子并渗透到周围的液化地面中。这种破坏机制是本研究的重点，也可以将该方法应用于。腾格河堤坝破坏模式与输入加速度幅值的关系