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砂質土の微小せん断剛性率と三軸排水強度
呉 杰祐
Geo-disaster Mitigation Engineering
研究目的
従来、砂地盤の三軸強度（）や液状化強度（RL）は、N値や相
対密度Dr により表現されてきた。また、N値を用いて微小せん
により表現されてきた また N値を用いて微小せん
断剛性率（G0）を推定することも可能である（図1）。しかし、N値
とG0の関係のばらつきは非常に大きい。一方、同じ地盤試料を
用いた液状化試験によるRLと動的計測によるG0 (=Gd)には良
い相関がある。以上を踏まえると、N値やDrのみで精度の高い
液状化予測は難しく、それを示す事例も多く確認されている。
本研究では、所定のDrの豊浦砂について、液状化強度(RL)と
良い相関のある微小せん断剛性率(Gd)の値を変化させ、三軸
ＣＤ試験を実施した（図2）。これは、N値から推定されることの
多い各地盤定数同士の関係を再確認するためである。
三軸圧縮試験
標準貫入試験、相対密度

NSPT , Dr
RL
G0=Vs2
液状化強度
微小せん断剛性率
図1 N値, Drと各種地盤定数の一般的認識
（同一の地盤を考えた場合）
微小せん断剛性率と三軸強度
 Dr= 約 50% の 供 試 体 を 飽 和 ・ 圧 密 後 、 応 力 振 幅
±5kPaの排水繰返しせん断履歴（0回・ 100回・1000
回）を与えた。繰返し載荷による供試体の密度変化は
ほとんどないが、微小せん断剛性率Gdは繰り返し回数
に応じて増加した（表1のNo. 2, 3, 4）。
 繰返し載荷によりGdの値は増加するが、繰返し回数が
200回、Gdが初期の約1.3倍に達した時点で、Gdの値
は頭打ちとな た（図3） 密度変化を伴わないGdの増
は頭打ちとなった（図3）。密度変化を伴わないG
加は、土粒子の微視的構造の強化によるものと考えら
れるが、その効果には限界があることを示唆している。
 N値とDrが同義とすると、それらに代表される地盤パラ
メータは三軸強度である。一方、液状化強度と相関の
高いGdは、Drのみに依存しないことが示された。
表1 実験条件と結果
応力履歴回数
相対密度
Dr(％)
No.1
0
32.0
-
164.0
No.2
0
49.3
81.3
193.3
せん断剛性率
Gd (MPa)
N 3
No.3
100
50 1
50.1
89 3
89.3
194 8
194.8
No.4
1000
48.2
109.2
197.1
No.5
100
58.3
110.2
212.9
Toyoura sand
p'0=50kPa
240
1.4
No.1 Dr=32.0%
No.2 Dr=49.3%
No.3 Dr=50.1% (100cycle)
No.4 Dr=48.2% (1000cycle)
No.5 Dr=58.3% (100cycle)
200
Deviator stress, q (kPa)
Dynamic shear moduli, Gd/Gd (no stress story)
D
Toyoura sand
p'0=50kPa
No.3 Dr=50.1% (100cycle)
No.4 Dr=48.2% (1000cycle)
No.5 Dr=58.3% (100cycle)
1.2
1.0
最大偏差応力
qmax(ｋPa)
試料
-10
160
120
-5
80
Volumetric strain, vol (%)
 図4に三軸ＣＤ試験結果を示す。同じ相対密度
(Dr=50%)の供試体では、Gdの値が大きく異なっても、
最大偏差応力やダイレイタンシー特性に差はない。一
方 相対密度の影響は比較的大きい
方、相対密度の影響は比較的大きい。
図2 三軸供試体とS波伝播速度の計測
40
0
1
10
100
1000
Number of drained axial loadings
図3 Gdの変化と排水繰返し載荷回数の関係
0
0
5
10
15
20
Axial strain, a(%)
図4 偏差応力－軸ひずみ－ダイレイタンシー特性
（同様の試験はTokimatsu & Hosaka, S&F, 1986でも示されている）
KIYOTA Lab., Institute of Industrial Science, University of Tokyo
2014