JP6074158B2

JP6074158B2 - 地盤改良体、及び地盤改良工法

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Publication number: JP6074158B2
Application number: JP2012103936A
Authority: JP
Inventors: 明彦内田; 剛本多; 裕司田屋; 圭二井垣; 典哉吉岡; 杉内　章浩; 章浩杉内; 富喜男渡井
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Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2012-04-27
Filing date: 2012-04-27
Publication date: 2017-02-01
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Also published as: JP2013231309A

Description

本発明は、地盤改良体、及び地盤改良工法に関する。

従来から、構造物の固有周期を長周期化して構造物に発生する地震力を低減する免震構造が適用された免震構造物が知られている。

また、既存構造物の直下の地盤を地盤改良する地盤改良工法が知られている（例えば、特許文献１，２）。

特開平８−２９６２４０号公報特開２００８−２６６９３５号公報

ところで、地表から所定深さにある液状化層（以下、「液状化軟弱層」という）を改良する場合、液状化軟弱層に至る途中の地盤は経済性等の観点から地盤改良しない。

しかしながら、前述した免震構造物が構築された地盤において、液状化軟弱層に至る途中の地盤に、液状化はしないが軟弱な地盤（例えば、軟弱なシルト層や粘性土層等であり、以下、この地盤を「非液状化軟弱層」という）がある場合、地震時に液状化軟弱層が液状化すると、非液状化軟弱層の変位が大きくなる。この結果、地盤の卓越周期が長周期化し、免震構造物の固有周期に接近して免震構造物が共振する可能性がある。

この対策として、液状化軟弱層の改良強度等を高めることが考えられるが、コストがかかる。

本発明は、上記の事実を考慮し、液状化軟弱層の液状化に伴う地盤の卓越周期の長周期化を抑制することを目的とする。

第１態様に係る地盤改良体は、免震構造物が構築された地盤の非液状化軟弱層と該非液状化軟弱層の下方にある液状化軟弱層とにせん断剛性を付与するとともに、外周壁部が前記免震構造物の外周部の下に該外周部に沿って形成されている。

第１態様に係る地盤改良体によれば、地盤改良体の外周壁部は、免震構造物の外周部の下の地盤に、当該外周部に沿って形成されている。この地盤改良体によって液状化軟弱層だけでなく、非液状化軟弱層にもせん断剛性を付与することにより、地震時に液状化軟弱層が液状化しても非液状化軟弱層の変位が低減される。これにより、免震構造物が構築された地盤の卓越周期の長周期化が抑制される。したがって、免震構造物と地盤の卓越周期との共振を回避することができる。

第２態様に係る地盤改良体は、第１態様に係る地盤改良体において、前記地盤改良体が、前記液状化軟弱層が液状化したときに、前記地盤の卓越周期が前記免震構造物の固有周期に達しないように前記非液状化軟弱層及び前記液状化軟弱層にせん断剛性を付与する。

第２態様に係る地盤改良体によれば、液状化軟弱層が液状化したときに、地盤の卓越周期が免震構造物の固有周期に達しないように、地盤改良体によって非液状化軟弱層及び液状化軟弱層にせん断剛性が付与される。したがって、地震時に液状化軟弱層が液状化しても、免震構造物と地盤の卓越周期との共振が回避される。

第３態様に係る地盤改良体は、第１態様又は第２態様に係る地盤改良体において、前記地盤改良体が、壁状に形成されると共に前記非液状化軟弱層及び前記液状化軟弱層を囲む。

第３態様に係る地盤改良体によれば、壁状に形成された地盤改良体によって非液状化軟弱層及び液状化軟弱層を囲むことにより、地震時に液状化軟弱層が液状化しても地盤改良体によって非液状化軟弱層の変位が拘束される。したがって、地盤の卓越周期の長周期化の抑制効果が向上する。

第４態様に係る地盤改良体は、第１態様〜第３態様の何れか１つに係る地盤改良体において、前記地盤改良体が、平面視にて格子状に形成されている。

第４態様に係る地盤改良体によれば、平面視にて地盤改良体を格子状に形成したことにより、非液状化軟弱層の変位を効率的に拘束することができる。したがって、地盤の卓越周期の長周期化の抑制効果が向上する。

第５態様に係る地盤改良工法は、免震補強される既存構造物が構築された地盤の非液状化軟弱層と該非液状化軟弱層の下方にある液状化軟弱層とにわたって第１態様〜第４態様の何れか１つに係る地盤改良体を形成し、前記液状化軟弱層及び液状化軟弱層にせん断剛性を付与する。

第５態様に係る地盤改良工法によれば、免震補強される既存構造物が構築された地盤に第１態様〜第４態様の何れか１つに係る地盤改良体を形成する。

ここで、既存構造物に対する免震補強時には、既存構造物等が障害となって当該既存構造物の下方の液状化軟弱層を充分に地盤改良することが困難な場合があり、地震時に液状化軟弱層が液状化する可能性がある。そして、液状化軟弱層が液状化すると、非液状化軟弱層の変位が大きくなる結果、地盤の卓越周期が長周期化し、免震構造物の固有周期に接近して免震構造物が共振する可能性がある。

これに対して本発明では、地盤改良体によって液状化軟弱層だけでなく、非液状化軟弱層にもせん断剛性を付与することにより、地震時に液状化軟弱層が液状化しても非液状化軟弱層の変位が低減される。これにより、免震構造物が構築された地盤の卓越周期の長周期化が抑制される。したがって、免震構造物と地盤の卓越周期との共振を回避することができる。

本発明は、上記の構成としたので、液状化軟弱層の液状化に伴う地盤の卓越周期の長周期化を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る地盤改良体が形成された地盤を示す図２の１−１線断面図である。図１の２−２線断面図である。図１に示される免震構造物の施工エリアを示す縦断面図である。液状化軟弱層を有する所定地盤の擬似速度応答スペクトルを示すグラフである。地震応答解析で用いた格子状地盤改良体の解析モデル示す説明図である。地震応答解析で用いた格子状地盤改良体の解析モデル示す説明図である。地震応答解析で用いた地盤の解析モデルの各種設定条件を示す表である。図７に示される地盤の解析モデルにおける液状化軟弱層の特性を示すグラフであり、（Ａ）は液状化軟弱層を液状化させない場合及び液状化させた場合のせん断剛性特性をそれぞれ示し、（Ｂ）は液状化軟弱層を液状化させない場合及び液状化させた場合の減衰特性がそれぞれ示されている。図５に示される改良地盤解析点及び未改良地盤解析点の絶対加速度応答スペクトルを示すグラフである。図５に示される改良地盤解析点及び未改良地盤解析点の最大変位と深度との関係を示すグラフである。比較例として、図７に示される地盤の解析モデルにおける液状化軟弱層を液状化させない場合の改良地盤解析点及び未改良地盤解析点の絶対加速度応答スペクトルを示すグラフである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る地盤改良体、及び地盤改良工法について説明する。

図１には、本実施形態に係る地盤改良構造が形成された地盤１０、及び地盤１０上に構築された免震構造物２０Ｂが示されている。この地盤１０は、一例として、地表から順に非液状化軟弱層１０Ａ、液状化軟弱層１０Ｂ、非液状化軟弱層１０Ｃ、及び支持層（硬質層）１０Ｄを有している。

地盤１０の表層を構成する非液状化軟弱層１０Ａは、地震時に液状化はしないが、せん断剛性（初期せん断剛性）が低い軟弱シルト層及び軟弱粘性土層の少なくとも一方を含んで構成されている。液状化軟弱層１０Ｂは所定規模の地震時に液状化の可能性がある層であり、砂層及びれき層の少なくとも一方を含んで構成されている。非液状化軟弱層１０Ｃは、液状化軟弱層１０Ｂと同様の構成であり、支持層１０Ｄは、免震構造物２０Ｂを支持可能な充分な剛性、強度を有している。

免震構造物２０Ｂは、既存構造物（以下、「既存構造物２０Ａ」という）に対して免震補強（免震レトロフィット）が施されたものであり、基礎部２２と、基礎部２２上に構築された上部構造体２４とを有している。基礎部２２は杭基礎とされており、鉄筋コンクリート造の基礎スラブ２６と、基礎スラブ２６を支持する複数の杭２８とを有している。基礎スラブ２６は板状に形成され、その上面に免震補強よって追加された複数の免震装置３０が設置されている。各免震装置３０は積層ゴム支承等によって構成され、水平二方向に所定の間隔で配列されている。これらの免震装置３０を介して上部構造体２４が基礎スラブ２６に支持されている。これにより、免震補強前（例えば、１秒）と比較して、上部構造体２４の固有周期が長周期化（例えば、３〜４秒）されている。

基礎スラブ２６を支持する複数の杭２８は、鋼製やコンクリート製の支持杭とされており、地盤１０における非液状化軟弱層１０Ａ、液状化軟弱層１０Ｂ、及び非液状化軟弱層１０Ｃを貫通して支持層１０Ｄに達している。各杭２８の上端部は基礎スラブ２６に結合されており、これらの杭２８を介して免震構造物２０Ｂが支持層１０Ｄに支持されている。これにより、液状化軟弱層１０Ｂの液状化等に伴う免震構造物２０Ｂの沈下が抑制されている。なお、各杭２８は、免震補強以前から存在する既存杭である。また、各杭２８は、支持杭に限らず、摩擦杭等であっても良い。

また、地盤１０には、非液状化軟弱層１０Ａ及び液状化軟弱層１０Ｂにせん断剛性を付与する地盤改良体の一例としての格子状地盤改良体４０が形成されている。地盤改良構造を構成する格子状地盤改良体４０は、上部構造体２４の固有周期の長周期化に伴って免震補強時に構築されたものである。この格子状地盤改良体４０は、その上部が非液状化軟弱層１０Ａに形成されており、その下部が液状化軟弱層１０Ｂに形成されている。つまり、格子状地盤改良体４０は、非液状化軟弱層１０Ａと液状化軟弱層１０Ｂとにわたって形成されている。

なお、図１には、液状化軟弱層１０Ｂと当該液状化軟弱層１０Ｂの下層にある非液状化軟弱層１０Ｃとの境界線が直線で示されているが、実際には、液状化軟弱層１０Ｂと非液状化軟弱層１０Ｃとの境界面は平坦面ではなく、当該境界面には傾斜面や凹凸面が存在する可能性がある。そのため、本実施形態では、液状化軟弱層１０Ｂと非液状化軟弱層１０Ｃとの境界部をより確実に地盤改良するために、格子状地盤改良体４０が非液状化軟弱層１０Ｃを貫通しており、その下端部が非液状化軟弱層１０Ｃ内へ僅かに（例えば、液状化軟弱層１０Ｂから下方へ１ｍ未満）延びている。

図２に示されるように、格子状地盤改良体４０は平面視にて全体として格子状に形成されており、上部構造体２４の外周に沿って形成された枠状の外周壁部４０Ａと、外周壁部４０Ａの内側に壁状に形成され、当該外周壁部４０Ａの内側の領域を複数の区画Ｓに仕切る複数（本実施形態では、４つ）の仕切壁部４０Ｂとを有している。この格子状地盤改良体４０によって、各区画Ｓ内の地盤１０（非液状化軟弱層１０Ａ及び液状化軟弱層１０Ｂ）を囲むことにより、これらの区画Ｓ内の地盤１０の水平方向の変位（せん断変形）が拘束されている。つまり、格子状地盤改良体４０によって非液状化軟弱層１０Ａ及び液状化軟弱層１０Ｂ（図１参照）にせん断剛性がそれぞれ付与されている。なお、図２には、非液状化軟弱層１０Ａの図示が省略されている。

ここで、仕切壁部４０Ｂの枚数を増加し、隣接する仕切壁部４０Ｂの間隔を狭くするに従って、即ち外周壁部４０Ａ内の区画Ｓ数が増加するに従って各区画Ｓ内の液状化軟弱層１０Ｂに対する拘束力が高まるところ、本実施形態では、仕切壁部４０Ｂの枚数が液状化軟弱層１０Ｂの液状化の防止に必要な必要枚数を下回っている。換言すると、格子状地盤改良体４０は、液状化軟弱層１０Ｂの液状化を許容するように設計されている。

一方、格子状地盤改良体４０は、液状化軟弱層１０Ｂだけでなく、液状化軟弱層１０Ｂの上方にある非液状化軟弱層１０Ａにも形成されている。この格子状地盤改良体４０によって非液状化軟弱層１０Ａにせん断剛性を付与することにより、地震時に液状化軟弱層１０Ｂが液状化しても非液状化軟弱層１０Ａの変位（せん断変形）が低減され、地盤１０の卓越周期が免震構造物２０Ｂの固有周期に達しないようになっている。

なお、従来、液状化軟弱層１０Ｂを地盤改良する場合は、経済性等の観点から非液状化軟弱層１０Ａを地盤改良することはないが、液状化軟弱層１０Ｂと非液状化軟弱層１０Ｃとの境界部と同様に、非液状化軟弱層１０Ａと液状化軟弱層１０Ｂとの境界部をより確実に地盤改良するために、非液状化軟弱層１０Ａの底部（例えば、液状化軟弱層１０Ｂから上方へ１ｍ未満）を地盤改良することが考えられる。これに対して本実施形態に係る格子状地盤改良体４０は、非液状化軟弱層１０Ａにその底部以上（例えば、液状化軟弱層１０Ｂから上方へ１ｍ以上）形成されている。つまり、本実施形態における非液状化軟弱層１０Ａに形成された地盤改良体とは、非液状化軟弱層１０Ａを実質的に地盤改良するものを意味し、液状化軟弱層１０Ｂの地盤改良を目的として非液状化軟弱層１０Ａの底部のみを地盤改良するものを含まない概念である。

次に、免震補強時における格子状地盤改良体４０の施工方法（地盤改良方法）の一例について説明する。

本実施形態では、免震補強対象の既存構造物２０Ａ（免震構造物２０Ｂ）を使用しながら格子状地盤改良体４０を施工するため、図２に示されるように、既存構造物２０Ａの最下階（本実施形態では、１階）を複数の施工エリアに分割し、施工エリアごとに格子状地盤改良体４０の一部を混合処理工法により施工する。なお、図２には、複数の施工エリアのうち、一部の施工エリアＣ１，Ｃ２，Ｃ３のみが示されている。

具体的には、図３に示されるように、先ず、施工エリアＣ１を複数の仕切壁３２等で区画（閉鎖）する。なお、二点鎖線は天井４４の下面を示しており、符号４６は上部構造体２４の２階の床スラブである。次に、基礎スラブ２６に貫通孔３４を形成し、施工エリアＣ１の空頭制限に対応可能な小型の施工機械３６を基礎スラブ２６上に設置する。次に、基礎スラブ２６に形成された貫通孔３４に施工機械３６のロッド３６Ａを挿入し、ロッド３６Ａの先端部が所定深度に達するまで地盤１０の非液状化軟弱層１０Ａを掘削する。次に、ロッド３６Ａの先端部からセメントミルク等の固化剤の高圧噴射（矢印方向）し、固化剤と掘削地盤とを混合、攪拌しながら更に非液状化軟弱層１０Ａ、液状化軟弱層１０Ｂ、及び非液状化軟弱層１０Ｃを掘削する。これにより、非液状化軟弱層１０Ａ及び液状化軟弱層１０Ｂにわたって１本の柱状地盤改良体４２を形成する。この手順を繰り返し、地盤１０に複数の柱状地盤改良体４２を壁状に連続して形成する。そして、施工エリアＣ１における格子状地盤改良体４０一部の施工が完了したら基礎スラブ２６に形成された貫通孔３４等を塞ぐと共に、当該施工エリアＣ１を区画する仕切壁３２等を撤去し、施工エリアＣ１を開放する。

以上の手順により施工エリアＣ１に隣接する施工エリアＣ２，Ｃ３（図２参照）を順に仕切壁３２等で閉鎖し、施工エリアＣ２，Ｃ３ごとに複数の柱状地盤改良体４２を壁状に連続して形成する。これにより、最終的に平面視にて格子状の格子状地盤改良体４０を形成する。

このように既存構造物２０Ａの最下階を複数の施工エリアに分割し、特定の施工エリアのみを閉鎖して格子状地盤改良体４０を施工することにより、既存構造物２０Ａの使用可能スペースを確保しつつ、格子状地盤改良体４０を形成することができる。

なお、本実施形態では、固化剤を高圧で噴射する高圧噴射撹拌工法を用いて格子状地盤改良体４０を形成したが、これに限らない。例えば、格子状地盤改良体４０をソイルセメントウォール工法や地中連続壁工法等で形成しても良い。また、施工エリアの分割数等は適宜変更可能である。さらに、複数の施工エリアにおいて並行しながら格子状地盤改良体４０を施工することも可能である。

次に、本実施形態の作用について説明する。

図１に示されるように、免震構造物２０Ｂには免震補強が施されており、上部構造体２４の固有周期が免震補強前の既存構造物２０Ａと比較して長周期化（例えば、３〜４秒）されている。これにより、上部構造体２４に発生する地震力が低減される。

ここで、図４には、一例として、液状化軟弱層を有する所定地盤の擬似速度応答スペクトル（解析結果）が示されている。なお、符号６０は液状化軟弱層を液状化させない場合の地表面の擬似速度応答スペクトルであり、符号６２は液状化軟弱層を液状化させた場合の地表面の擬似速度応答スペクトルである。

図４から分かるように、所定地盤の液状化軟弱層が液状化すると、所定地盤の卓越周期が長周期化して免震構造物の固有周期（例えば、３〜４秒）に接近し、免震構造物の固有周期付近の擬似応答速度が増幅する可能性がある。特に、本実施形態のように、液状化軟弱層１０Ｂの上方にせん断剛性が低い非液状化軟弱層１０Ａ（図１参照）があると、液状化軟弱層１０Ｂの液状化に伴って非液状化軟弱層１０Ａの変位（せん断変形量）が大きくなり、地盤１０の卓越周期の長周期化が助長される。そのため、地盤１０の卓越周期と免震構造物２０Ｂの上部構造体２４とが共振し易くなり、上部構造体２４の変位（水平変位）が過大になる可能性がある。

この対策として本実施形態では、図１に示されるように、格子状地盤改良体４０が液状化軟弱層１０Ｂと当該液状化軟弱層１０Ｂの上方にある非液状化軟弱層１０Ａとにわたって形成されている。つまり、格子状地盤改良体４０によって液状化軟弱層１０Ｂだけでなく、非液状化軟弱層１０Ａにもせん断剛性が付与されている。これにより、地震時に液状化軟弱層１０Ｂが液状化しても、非液状化軟弱層１０Ａの変位が低減される。したがって、地盤１０の卓越周期の長周期化が抑制される。

また、本実施形態では、地盤１０の卓越周期が免震構造物の固有周期に達しないように、格子状地盤改良体４０によって非液状化軟弱層１０Ａ及び液状化軟弱層１０Ｂにせん断剛性が付与されている。これにより、地震時に液状化軟弱層１０Ｂが液状化しても、地盤１０の卓越周期と免震構造物２０Ｂとの共振が回避される。つまり、本実施形態では、液状化軟弱層１０Ｂの液状化を許容しつつ、地盤１０の卓越周期と免震構造物２０Ｂとの共振を回避することができる。したがって、液状化軟弱層１０Ｂに形成する格子状地盤改良体４０の壁厚や仕切壁部４０Ｂの枚数を低減することができるため、格子状地盤改良体４０の施工コストの削減及び工期の短縮化を図ることができる。

さらに、格子状地盤改良体４０は、平面視にて格子状に形成されている。この格子状地盤改良体４０によって非液状化軟弱層１０Ａ及び液状化軟弱層１０Ｂを囲むことにより、非液状化軟弱層１０Ａの拘束力が高くなる。したがって、地盤１０の卓越周期の長周期化の抑制効果が向上する。

特に、本実施形態は、免震補強時等のように格子状地盤改良体４０の施工時に既存構造物２０Ａが存在する場合に有効である。格子状地盤改良体４０の施工時に既存構造物２０Ａが存在する場合は、既存構造物２０Ａ等が障害となって格子状地盤改良体４０を施工するための充分な施工スペースを確保することが困難になり、液状化軟弱層１０Ｂの液状化防止に必要な仕切壁部４０Ｂの枚数等を確保することが困難になる可能性があるためである。これに加え、既存構造物２０Ａの一部を使用しながら格子状地盤改良体４０の施工を行う場合は、格子状地盤改良体４０の施工スペースを確保することがさらに困難になる可能性がある。これに対して本実施形態では、液状化軟弱層１０Ｂの液状化を許容可能にしたことにより、格子状地盤改良体４０の施工スペースが減少するため、既存構造物２０Ａの一部を使用しながら格子状地盤改良体４０を容易に施工することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、免震構造物２０Ｂの基礎スラブ２６から下方に離れた所定深度から非液状化軟弱層１０Ａに格子状地盤改良体４０を形成した例を示したが、これに限らない。格子状地盤改良体４０は、基礎スラブ２６の直下から形成しても良い。

また、上記実施形態では、地盤改良体としての格子状地盤改良体４０を高圧噴射撹拌工法等の混合処理工法（固結工法）で形成したが、これに限らない。地盤改良体は、非液状化軟弱層１０Ａ及び液状化軟弱層１０Ｂにせん断剛性を付与可能であれば良く、例えば、薬液注入工法等の固結工法やサンドコンパクション工法、振動棒工法等の締め固め工法により地盤改良体を形成しても良い。つまり、上記実施形態に係る地盤改良体とは、固結工法及び締め固め工法等による改良地盤を含む概念である。

さらに、上記実施形態では、地盤改良体として格子状地盤改良体４０を例に示したが、地盤改良体の形状は適宜変更可能である。例えば、平面視にて免震構造物２０Ｂを囲むように、免震構造物２０Ｂの外周に枠状の地盤改良体を形成しても良い。また、複数の柱状地盤改良体（例えば、ソイルセメントパイルやサンドコンパクションパイル等）を間隔を空けて形成しても良いし、柱状地盤改良体、壁状地盤改良体、又はこれらの組合せを間隔を空けて複数形成しても良い。

また、上記実施形態では、非液状化軟弱層１０Ａの下層（直下）に液状化軟弱層１０Ｂがある例を示したが、これに限らない。非液状化軟弱層１０Ａの下方に液状化軟弱層１０Ｂがあれば良く、例えば、非液状化軟弱層１０Ａと液状化軟弱層１０Ｂとの間には他の層（例えば、硬質層）等があっても良いし、非液状化軟弱層１０Ａの上方に他の層（例えば、硬質層）があっても良い。

また、上記実施形態では、免震装置３０として積層ゴム支承を例に説明したが、これに限らない。免震装置として、例えば、滑り支承、転がり支承等を用いても良い。

さらに、上記実施形態では、免震構造物２０Ｂの基礎として杭基礎（杭２８）を用いた例を示したが、免震構造物２０Ｂの基礎は適宜変更可能である。

さらにまた、上記実施形態では、既存構造物２０Ａに対する免震補強時に格子状地盤改良体４０を構築する例を示したが、格子状地盤改良体４０は免震構造物の新築時に形成することも可能である。

次に、地震応答解析について説明する。

実施例に係る格子状地盤改良体の解析モデル及び地盤の解析モデルを用いて地震応答解析（二次元ＦＥＭモデルによる等価線形解析）を行い、実施例に係る格子状地盤改良体の有効性を検証した。

図５及び図６には、実施例に係る格子状地盤改良体の解析モデル（以下、「改良体モデル」という）５０が示されており、図７には、地盤の解析モデル（以下、「地盤モデルＧＭ」という）の各種設定条件が示されている。なお、図７中のＶ_Ｓはせん断波速度（Ｓ波速度）である。

図５に示される改良体モデル５０は、図７の太枠内（Ｎｏ２〜Ｎｏ６）の地盤に形成されている。つまり、改良体モデル５０は、非液状化軟弱層と液状化軟弱層とにわたって形成されている。

図６に示されるように、地盤モデルＧＭと改良体モデル５０の外周壁部５０Ａ及び仕切壁部５０Ｂとは、点線で示される範囲で節点が共有（一体化）とされており、他の範囲では非共有（非一体化）とされている。また、基礎スラブ５２と改良体モデル５０との間には埋土（図７のＮｏ１）が存在し、基礎スラブ５２と改良体モデル５０とは一体化されていない。

また、図８（Ａ）には、地盤モデルＧＭの液状化軟弱層（図７のＮｏ５）を液状化させない場合（液状化なし）及び液状化させた場合（液状化あり）のせん断剛性特性（せん断剛性比Ｇ／Ｇ_０とせん断ひずみγとの関係）がそれぞれ示されている。また、図８（Ｂ）には、地盤モデルＧＭの液状化軟弱層を液状化させない場合（液状化なし）及び液状化させた場合（液状化あり）の減衰特性（減衰比ｈとせん断ひずみγとの関係）がそれぞれ示されている。

本解析では、地盤モデルＧＭの卓越周期に対する液状化軟弱層の液状化の影響を検証するため、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）に示される液状化軟弱層を液状化させた場合（液状化あり）のせん断剛性特性及び減衰特性を用いて、地盤モデルＧＭの地表面における改良体モデル５０上に設定された改良地盤解析点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３（図５参照）、及び地盤モデルＧＭの地表面における改良体モデル５０上から外れた位置に設定された未改良地盤解析点Ｐ０（図５参照）で地震応答解析を行った。

なお、改良地盤解析点Ｐ１は改良体モデル５０の仕切壁部５０Ｂ上に設定されており、改良地盤解析点Ｐ２，Ｐ３は、地盤モデルＧＭの地表面の変位が最大となる改良体モデル５０の仕切壁部５０Ｂと両側の外周壁部５０Ａとの中間点上にそれぞれ設定されている。また、免震構造物の固有周期は、３〜４秒を想定した。

図９には、改良地盤解析点Ｐ１及び未改良地盤解析点Ｐ０の絶対加速度応答スペクトルが示されており、図１０には、改良地盤解析点Ｐ２，Ｐ３及び未改良地盤解析点Ｐ０の最大変位（最大水平変位）が示されている。一方、図１１には、比較例として、地盤モデルＧＭの液状化軟弱層を液状化させない場合の改良地盤解析点Ｐ１及び未改良地盤解析点Ｐ０の絶対加速度応答スペクトルが示されている。

図９から分かるように、免震構造物の固有周期付近（３〜４秒）において、改良地盤解析点Ｐ１の応答加速度が未改良地盤解析点Ｐ０の応答加速度と比較して小さくなっている。このことから、改良体モデル５０上で、地盤モデルＧＭ（地表面）の卓越周期の長周期化が抑制されたことが分かる。これは、改良体モデル５０によって地盤モデルＧＭの非液状化軟弱層を拘束した結果、当該非液状化軟弱層の変位が低減されたためと考えられる。実際に、図１０から分かるように、液状化軟弱層（深度１０．７０ｍ）よりも上層の非液状化軟弱層（深度６．８０ｍ）において、改良地盤解析点Ｐ２，Ｐ３の最大変位が未改良地盤解析点Ｐ０の最大変位よりも急激に減少したことが確認された。

さらに、図９に示されるように、免震構造物の固有周期付近（３〜４秒）における改良地盤解析点Ｐ１の絶対加速度応答スペクトルの波形（２ｍ／ｓ^２前後）は、図１１に示される比較例のように、地盤モデルＧＭの液状化軟弱層を液状化させない場合の改良地盤解析点Ｐ１及び未改良地盤解析点Ｐ０の絶対加速度応答スペクトルの波形（２ｍ／ｓ^２前後）に近似している。このことから、地盤モデルＧＭにおける非液状化軟弱層及び液状化軟弱層に改良体モデル５０を形成することにより、地盤モデルＧＭの卓越周期の長周期化が、液状化軟弱層が液状化しない場合と同程度に抑制されたことが分かる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０地盤
１０Ａ非液状化軟弱層
１０Ｂ液状化軟弱層
１０Ｄ支持層
２０Ａ既存構造物
２０Ｂ免震構造物
４０格子状地盤改良体（地盤改良体）

Claims

免震構造物が構築された地盤の非液状化軟弱層と該非液状化軟弱層の下方にある液状化軟弱層とにせん断剛性を付与するとともに、外周壁部が前記免震構造物の外周部の下に該外周部に沿って形成され、
前記液状化軟弱層が液状化したときに、前記地盤の卓越周期が前記免震構造物の固有周期に達しないように前記非液状化軟弱層及び前記液状化軟弱層にせん断剛性を付与する、
地盤改良体。
前記地盤改良体が、壁状に形成されると共に前記非液状化軟弱層及び前記液状化軟弱層を囲む、
請求項１に記載の地盤改良体。
前記地盤改良体が、平面視にて格子状に形成されている、
請求項１又は請求項２に記載の地盤改良体。
免震補強される既存構造物が構築された地盤の非液状化軟弱層と該非液状化軟弱層の下方にある液状化軟弱層とにわたって請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の地盤改良体を形成し、前記液状化軟弱層及び液状化軟弱層にせん断剛性を付与する、地盤改良工法。