JP2005105602A - Counter measure structure for liquefaction - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液状化する可能性のある液状化層上に構築される構造物の基礎地盤の液状化対策構造に関する。 The present invention relates to a liquefaction countermeasure structure for a foundation ground of a structure constructed on a liquefied layer that may be liquefied.
支持杭を有しない中低層の建築物やタンク等の構造物が、地震時に液状化する可能性のある砂質土層(以下、液状化層と呼ぶ。)上に構築されている場合、液状化による液状化層の体積変化により、当該構造物が沈下し、不具合が発生するおそれがある。
そこで、従来より、構造物下方の液状化層を地盤改良し、液状化そのものの発生を防止する対策が採られているが、液状化を完全に抑えるのは困難な場合もある。特に、既設構造物の場合には、既設構造物の外周から薬液注入を行うなど地盤改良の方法も限られ、構造物の規模や液状化層厚が大きくなるに伴い、地盤改良に掛かる工費や工期は膨大なものとなる。
これに対して、特許文献1では、既設構造物外周部の直下の液状化層のみを、非液状化層に至るまで地盤改良することにより固化柱状体を形成し、当該固化柱状体によって前記既設構造物を支持する発明が提案されている。
Therefore, conventionally, measures have been taken to improve the ground of the liquefied layer below the structure and prevent the occurrence of liquefaction itself, but it may be difficult to completely suppress liquefaction. In particular, in the case of existing structures, there are limited ground improvement methods such as injecting chemicals from the outer periphery of the existing structure, and as the scale of the structure and the liquefied layer thickness increase, the construction cost and The construction period will be enormous.
On the other hand, in
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、固化柱状体によって既設構造物を支持するため、当該既設構造物下の液状化層も部分的に地盤改良する必要がある。そのため、作業に困難を伴う場合があり、液状化層が厚くなると、地盤改良に掛かる工費や工期は大きなものとなる。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地盤が液状化しても、構造物を安定的に支持できるとともに、液状化対策のための工費および工期を大幅に削減することができる構造物の基礎地盤の液状化対策構造を提供することを目的とする。
However, since the invention described in
The present invention has been made in view of the above-described problems, and can stably support a structure even when the ground is liquefied, and can greatly reduce the construction cost and the construction period for countermeasures against liquefaction. It aims at providing the liquefaction countermeasure structure of the foundation ground of a structure.
上記目的を達成するため、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造では、液状化する可能性のある液状化層上に構築される構造物の基礎地盤の液状化対策構造であって、平面視で前記構造物を所定の幅厚をもって囲繞する地盤改良体が、鉛直方向に少なくとも前記構造物の基礎下端面から非液状化層まで形成されていることを特徴とする。
本発明は、固化柱状体によって構造物を支持するのではなく、構造物の外周に地盤改良体からなる高剛性の壁を構築し、当該壁によって、当該壁に囲まれた地盤未改良部を拘束することにより、地盤が液状化しても、構造物を安定的に支持するものである。
前記地盤改良体に囲まれた地盤未改良部は、せん断弾性係数の高い周囲の前記地盤改良体に拘束されて一体となって挙動するため、地震時に発生するせん断ひずみは小さく、液状化に至ることはない。多少間隙水圧が上昇した場合でも、地震後に生ずる体積ひずみは地震時に生じた最大せん断ひずみの大きさに依存するため、前記地盤未改良部に生じる沈下は微小なものとなる。
ここで、前記地盤改良体の幅厚は、前記地盤改良体と前記地盤未改良部とからなる複合地盤が所定の等価せん断弾性係数を有するように設定しなければならない。即ち、地盤条件に応じて、構造物の基礎面積に対する前記地盤改良体の面積(前記地盤改良体の幅厚が関係する。)の割合を示す地盤改良率および前記地盤改良体のせん断弾性係数を設定し、前記複合地盤が所定の等価せん断弾性係数を有するようにしなければならない。
In order to achieve the above-mentioned object, the structure liquefaction countermeasure structure of the foundation ground of the structure according to the present invention is a liquefaction countermeasure structure of the foundation foundation of a structure constructed on a liquefied layer that may be liquefied. The ground improvement body that surrounds the structure with a predetermined width and thickness in plan view is formed in a vertical direction from at least the base lower end surface of the structure to the non-liquefied layer.
The present invention does not support the structure by the solidified columnar body, but constructs a high-rigidity wall made of a ground improvement body on the outer periphery of the structure, and by the wall, the ground unimproved portion surrounded by the wall is formed. By restraining, the structure is stably supported even when the ground is liquefied.
The unimproved portion of the ground surrounded by the ground improvement body behaves integrally with the surrounding ground improvement body having a high shear elastic modulus, so that the shear strain generated during an earthquake is small and liquefies. There is nothing. Even if the pore water pressure increases to some extent, the volume strain generated after the earthquake depends on the magnitude of the maximum shear strain generated at the time of the earthquake, so that the subsidence generated in the unimproved portion of the ground is very small.
Here, the width and thickness of the ground improvement body must be set so that the composite ground consisting of the ground improvement body and the ground unimproved portion has a predetermined equivalent shear modulus. That is, according to the ground conditions, the ground improvement rate indicating the ratio of the area of the ground improvement body to the basic area of the structure (the width and thickness of the ground improvement body is related) and the shear elastic modulus of the ground improvement body It must be set so that the composite ground has a predetermined equivalent shear modulus.
本発明では、構造物の外周に所定の幅厚を有する地盤改良体を、鉛直方向に少なくとも構造物の基礎下端面から非液状化層まで形成することにより、地盤が液状化しても、構造物を安定的に支持できるとともに、液状化対策のための工費および工期を大幅に削減することができる。 In the present invention, even if the ground is liquefied, the ground improvement body having a predetermined width and thickness on the outer periphery of the structure is formed in the vertical direction from at least the base lower end surface of the structure to the non-liquefied layer. Can be supported stably, and the construction cost and construction period for liquefaction measures can be greatly reduced.
また、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造では、前記地盤改良体が、平面視で不連続であってもよい。
構造物の外周に形成される前記地盤改良体は、平面視で必ずしも連続体である必要はなく、前記地盤改良体と地盤未改良部とからなる複合地盤が所定の等価せん断弾性係数を有していれば、構造物の外周に沿って一定の離間間隔をおいて前記地盤改良体が形成されていてもよい。
In the liquefaction countermeasure structure for a foundation ground of a structure according to the present invention, the ground improvement body may be discontinuous in plan view.
The ground improvement body formed on the outer periphery of the structure does not necessarily need to be a continuous body in plan view, and the composite ground composed of the ground improvement body and the ground unmodified portion has a predetermined equivalent shear modulus. If it is, the said ground improvement body may be formed in the outer periphery of a structure at fixed spacing intervals.
また、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造では、前記地盤改良体によって囲まれた領域に、前記地盤改良体よりも低いせん断弾性係数を有する地盤改良体が形成されていてもよい。
本発明では、構造物の外周に形成された前記地盤改良体によって囲まれた領域に、前記地盤改良体よりも低いせん断弾性係数を有する地盤改良体が形成されることにより、前記領域における液状化の発生を完全に防止することができる。
In the liquefaction countermeasure structure for the foundation ground of the structure according to the present invention, even if a ground improvement body having a lower shear elastic modulus than the ground improvement body is formed in a region surrounded by the ground improvement body. Good.
In the present invention, a ground improvement body having a lower shear elastic modulus than the ground improvement body is formed in a region surrounded by the ground improvement body formed on the outer periphery of the structure, thereby liquefaction in the region. Can be completely prevented.
本発明によれば、構造物の外周に所定の幅厚を有する地盤改良体を、鉛直方向に少なくとも構造物の基礎下端面から非液状化層まで形成することにより、地盤が液状化しても、構造物を安定的に支持できるとともに、液状化対策のための工費および工期を大幅に削減することができる構造物の基礎地盤の液状化対策構造を実現することができる。 According to the present invention, by forming a ground improvement body having a predetermined width and thickness on the outer periphery of the structure in the vertical direction from at least the foundation bottom surface of the structure to the non-liquefiable layer, It is possible to realize a liquefaction countermeasure structure for the foundation ground of the structure that can stably support the structure and can significantly reduce the construction cost and the construction period for the liquefaction countermeasure.
以下、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造の実施形態について、図面に基いて説明する。
図1は、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造の第一の実施形態を示す立断面図である。また、図2は、本発明の第一の実施形態を示す平断面図である。
図1に示すように、本実施形態による構造物の基礎地盤の液状化対策構造では、液状化層2と液状化層2下の非液状化層3とからなる地盤1上に、構造物4が構築されている。そして、構造物4の外周には、所定の幅厚を有する地盤改良体5が、構造物4基礎下端面から非液状化層3まで形成されている。一方、地盤改良体5に囲まれた領域は地盤未改良部6である。
地盤改良体5は、平面視で、必ずしも図2に示すような連続体である必要はない。構造物4の外周の地盤改良体5と地盤改良体5に囲まれた地盤未改良部6とからなる複合地盤が所定の等価せん断弾性係数を有していればよく、図3に示すように、構造物4の外周に沿って一定の離間間隔7をおいて地盤改良体5が形成されていてもよい。
ここで、地盤改良体5は、地盤改良を行う際に一般的に用いられるセメント系の固化材料又は液状化対策として用いられる水ガラス系薬液注入材料等により構成されている。地盤改良体5は平面視で構造物4の外側にあるため、使用中の構造物4であっても施工が可能である。
Hereinafter, an embodiment of a liquefaction countermeasure structure for a foundation ground of a structure according to the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 is an elevational cross-sectional view showing a first embodiment of a liquefaction countermeasure structure for a foundation ground of a structure according to the present invention. FIG. 2 is a plan sectional view showing the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, in the liquefaction countermeasure structure of the foundation ground of the structure according to the present embodiment, the
The
Here, the
地盤改良体5に囲まれた地盤未改良部6は、せん断弾性係数の高い周囲の地盤改良体5に拘束されて一体となって挙動するため、地震時に発生するせん断ひずみは小さく、液状化に至ることはない。多少間隙水圧が上昇した場合でも、地震後に生ずる体積ひずみは地震時に生じた最大せん断ひずみの大きさに依存するため、地盤未改良部6に生じる沈下は微小なものとなる。
地盤改良体5の幅厚は、地盤改良体5と地盤未改良部6とからなる複合地盤が所定の等価せん断弾性係数を有するように設定しなければならない。即ち、地盤条件に応じて、地盤改良率および地盤改良体5のせん断弾性係数を設定し、前記複合地盤が所定の等価せん断弾性係数を有するようにしなければならない。
Since the ground unimproved
The width and thickness of the
第一の実施形態による構造物の基礎地盤の液状化対策構造では、構造物4の外周に所定の幅厚を有する地盤改良体5を、鉛直方向に少なくとも構造物4の基礎下端面から非液状化層3まで形成することにより、地盤1が液状化しても、構造物4を安定的に支持できるとともに、液状化対策のための工費および工期を大幅に削減することができる。
In the liquefaction countermeasure structure of the foundation ground of the structure according to the first embodiment, the
図4乃至6は、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造の第二乃至第四の実施形態を示す立断面図である。
本発明では、図4に示すように、構造物4と構造物4外周の地盤改良体15とを離間して設けてもよいし、図5や図6のように、地盤改良体25が地表面から非液状化層3まで形成されていてもよいし、地盤改良体35が構造物4の基礎下端面から非液状化層3内まで形成されていてもよい。要するに、構造物4下の地盤未改良部6、16、26、36が、地盤改良体5、15、25、35によって拘束され、地震時に、地盤改良体5、15、25、35と一体となって挙動すればよいのである。
FIGS. 4 to 6 are elevation sectional views showing second to fourth embodiments of the liquefaction countermeasure structure for the foundation ground of the structure according to the present invention.
In the present invention, as shown in FIG. 4, the
図7は、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造の第五の実施形態を示す立断面図である。
図7に示すように、本実施形態による構造物の基礎地盤の液状化対策構造では、構造物4の外周に形成された第一地盤改良体45によって囲まれた領域に、第一地盤改良体45よりも低いせん断弾性係数を有する第二地盤改良体46が形成されている。
ここで、第一地盤改良体45はセメント系の固化材料によって構成され、第二地盤改良体46は水ガラス系薬液注入材料により構成されている。
FIG. 7 is an elevational sectional view showing a fifth embodiment of the liquefaction countermeasure structure for the foundation ground of the structure according to the present invention.
As shown in FIG. 7, in the liquefaction countermeasure structure for the foundation ground of the structure according to the present embodiment, the first ground improvement body is located in a region surrounded by the first
Here, the 1st
第二の実施形態による構造物の基礎地盤の液状化対策構造では、構造物4の外周部の直下に形成された第一地盤改良体45によって囲まれた領域に、第一地盤改良体45よりも低いせん断弾性係数を有する第二地盤改良体46が形成されることにより、前記領域における液状化の発生を完全に防止することができる。
In the liquefaction countermeasure structure for the foundation ground of the structure according to the second embodiment, the first
次に、液状化後の構造物4の沈下量の計算方法について説明する。なお、液状化後の構造物4の沈下量を精度良く行える方法であれば、本方法に限るものではない。
液状化後の構造物4の沈下量DSは(1)式により求めることができる。
Next, a method for calculating the amount of settlement of the
Subsidence D S of the
ここで、残留体積ひずみ(εvr)maxは、液状化前後の砂要素の体積変化量を液状化前の砂要素の体積で除したものであり、(2)式で表すことができる。 Here, the residual volume strain (ε vr ) max is obtained by dividing the volume change of the sand element before and after liquefaction by the volume of the sand element before liquefaction, and can be expressed by the equation (2).
(2)式における真の最小間隙比emin *は(3)式で表される。 The true minimum gap ratio e min * in equation (2) is expressed by equation (3).
砂の最大間隙比emaxと砂の最小間隙比eminは、最小・最大密度試験により求めることが望ましいが、経験的には細粒分含有率Fcより以下の式を用いて求めることができる。 The maximum sand gap e max and the minimum sand sand ratio e min are preferably determined by a minimum / maximum density test, but empirically, the following formula is used to determine the fine grain content F c. it can.
また、液状化前の砂の間隙比e0は、砂の最大間隙比emaxと砂の最小間隙比eminを用いて(6)式で表される。 Further, the sand gap ratio e 0 before liquefaction is expressed by equation (6) using the maximum sand gap ratio e max and the minimum sand gap ratio e min .
砂の相対密度Drは、現位置の砂の密度より求められるが、経験的には地盤の補正N値Naを用いて(7)式から計算できる。 The relative density D r of sand is obtained from the density of the current position sand, is empirically be calculated from using the correction N value N a of the ground (7).
ここに、細粒分含有率に応じた補正N値増分ΔNfは、図8の補正N値増分と細粒分含有率との関係を示すグラフより求めることができる。 Here, the corrected N value increment ΔN f corresponding to the fine grain content can be obtained from the graph showing the relationship between the corrected N value increment and the fine grain content in FIG.
さて、本発明では、構造物4の支持地盤が、地盤改良体5、15、25、35と地盤未改良部6、16、26、36とからなる複合地盤、あるいは第一地盤改良体45と第二地盤改良体46とからなる複合地盤であるため、(1)式により液状化後の沈下量を求めるに際し、複合地盤の地震時最大せん断ひずみγmax’を用いる必要がある。
複合地盤の地震時最大せん断ひずみγmax’は(9)式で示される。
In the present invention, the supporting ground of the
The maximum shear strain γ max ′ during earthquake of the composite ground is expressed by equation (9).
(9)式中の地震時の最大せん断応力τmaxは(10)式より、また、等価せん断弾性係数G’は(11)式より、それぞれ求めることができる。 In equation (9), the maximum shear stress τ max during an earthquake can be obtained from equation (10), and the equivalent shear elastic modulus G ′ can be obtained from equation (11).
以上、本発明に係る構造物の基礎地盤の液状化対策構造の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では既設構造物を対象にしているが、新たに構造物を建設する場合には、構造物の建設に先立って基礎地盤の地盤改良を行うことにより、構造物の自重による即時沈下量を低減することができる。 As mentioned above, although embodiment of the liquefaction countermeasure structure of the foundation ground of the structure based on this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, It can change suitably in the range which does not deviate from the meaning. is there. For example, in the above embodiment, an existing structure is targeted. However, when a new structure is to be constructed, the ground of the foundation ground is improved prior to the construction of the structure. The amount of immediate settlement can be reduced.
1 地盤
2 液状化層
3 非液状化層
4 構造物
5、15、25、35 地盤改良体
6、16、26、36 地盤未改良部
7 離間間隔
45 第一地盤改良体
46 第二地盤改良体
DESCRIPTION OF
Claims (3)
平面視で前記構造物を所定の幅厚をもって囲繞する地盤改良体が、鉛直方向に少なくとも前記構造物の基礎下端面から非液状化層まで形成されていることを特徴とする構造物の基礎地盤の液状化対策構造。 A liquefaction countermeasure structure for the foundation ground of a structure built on a liquefiable layer that may liquefy,
The foundation ground of the structure, wherein the ground improvement body surrounding the structure with a predetermined width and thickness in a plan view is formed in the vertical direction from at least the foundation bottom surface of the structure to the non-liquefaction layer Liquefaction countermeasure structure.
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