報告書番号

NR25006

タイトル（和文）

液状化強度の空間的なばらつきを踏まえた砂地盤の地震時挙動評価

タイトル（英文）

Evaluation of seismic behavior of sandy ground considering spatial variation in liquefaction resistance

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
原子力発電所の敷地地盤の液状化影響評価においては，地盤物性（特に，液状化強度）のばらつきとその保守性を適切に考慮する必要があるが，液状化強度の下限値を用いた評価が行われることがある。筆者らは液状化の影響評価の合理化を目的に，局所的に小さな液状化強度を有する地盤模型を用いた遠心力載荷模型実験とその数値解析を行ってきた[1]。しかし，液状化強度の空間的なばらつきが既知であることを前提とした検討であり，実地盤での限られた原位置試験結果から，どのように合理的かつ設計上必要な保守性を含む地盤物性の設定を行うべきかという課題が残っていた。
目　　的
液状化強度の空間的ばらつきが地盤の貫入抵抗および地震時の地盤挙動に与える影響を把握する。また，地震応答解析に用いる地盤パラメータについて，貫入試験結果に基づいた合理的な設定方法を示す。
主な成果
(1) 遠心力載荷模型実験による局所的な弱部の影響評価
細砂を用いて，相対密度注 ）Dr96%の傾斜砂地盤に，液状化強度が低い2種類の細砂を局所的に混在させた地盤模型を作製し，遠心加速度60G場で貫入試験を実施し，その後に加振実験を行った（図1）。実サイトの貫入抵抗の変動係数を参考に，Dr50%，Dr 86%，Dr 96%の混在比率を，それぞれ7%，12%，81%と設定した。その結果，Drが低い箇所近傍で貫入抵抗が低下することを確認した（図2）。加振実験では，加速度応答スペクトルの増幅や過剰間隙水圧比の一時的な低下の度合いの観点から，Drの違いの影響が認められた。
(2) 貫入試験結果を用いた確率論的解析による地盤物性の合理的設定方法の検討
貫入試験結果を用いて，異なるDr分布を持つ解析モデルを多数設定した有効応力解析（図3）を行った。その結果，貫入試験結果を用いてパラメータを設定する場合，平均値－1σ（ここで，σは標準偏差）相当の貫入抵抗を全層一律に用いることで，地盤の非一様性を考慮したケース群を安全側に包絡する解析結果が得られることが分かった（図4）。
今後の展開
原位置試験と原位置から採取した乱れの少ない試料を用いた室内試験結果を統合した，適正な保守性を含む地盤物性の設定方法を構築する。

概要 （英文）

To enhance the seismic safety of critical structures, proper consideration of variations in soil properties and their effects is necessary. This study investigated the influence of spatial variations in the cyclic resistance ratio on ground behavior during earthquakes and methods for evaluating this influence. First, cone penetration tests (CPT) and shaking table tests were conducted in a 60G centrifugal field on sloped saturated sandy ground (relative density Dr = 96%) mixed with localized weak layers (Dr = 50% and 86%) at a total volume ratio of 19%. Subsequently, multiple analytical models with different penetration resistance distributions were generated by applying random field theory to the CPT results, and effective stress analyses of the shaking table tests were performed. The results showed that the deterministic analysis using the mean value of penetration resistance minus one standard deviation generally encompasses the variability observed in probabilistic analysis due to spatial non-uniformity. These findings suggest a more rational parameter-setting guideline than the conventional lower-bound approach, while maintaining the design conservatism necessary for the seismic evaluation of nuclear facilities.

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