エネルギーによる液状化発生ひずみ・沈下量計算

      エネルギーに基づく簡便な液状化判定と       発生ひずみ・沈下量の算定法ならびに適用例

中央大学（名誉教授）　　國生剛治

エネルギー的液状化評価法の勧め：

地震時の地盤の液状化し易さは地震加速度で判定する方法が現在使われていますが、実はむしろ地震波の違いに関わらず、液状化により地盤で失われる損失エネルギーと密接に関係していることが知られています。下図は継続時間が10秒程度と短かった1995年の阪神淡路大震災と3分以上と長い2011年東日本大震災を比べていますが、加速度波形の大きな違いにもかかわらず、砂の水圧上昇率が100%まで上昇し液状化に至る全過程が損失エネルギーのみで一意的に説明でき、液状化現象を支配するエネルギーの重要性が理解できます。

自治体・コンサルタントエンジニアの方々へ：

一度この方法を試してみて、従来法や有効応力解析の結果と比較してみてください。
エクセルで計算できる簡便さと既存判定法を凌ぐ便利さを実感してもらえるはずです。
質問等はお気軽に koktak@ad.email.ne.jpまで。

要約：

液状化に密接に関わる累積損失エネルギーに着目し、それを地震波動エネルギーと比較することにより簡便に液状化判定できるエネルギー法を提示  （1次評価）。

これをモデル地盤や既往液状化事例に適用した結果，従来の応力法（FL法）のように応力低減率や等価繰返し回数など不確定性の高いパラメータを必要としないにも関わらず，標準的地震動については従来法とほぼ整合する一方で，加速度の大きさに比べエネルギーが過大・過小な特徴ある地震動へも適用性が高い。

地盤への供給エネルギーの総量が上昇波で規定できるという本エネルギー法の特徴をさらに生かし，液状化すると判定された各層へのエネルギーが均等に配分されるとの単純な仮定を導入し、発生ひずみや沈下量まで算定可能な評価法を開発（2次評価）。
実際に液状化した地盤などに適用した結果を例示、その沈下量の比較をすることで有用性を確認した。

これにより、複雑な有効応力解析などに依らずとも、地震波特有の不規則性を考慮した液状化時の発生ひずみと沈下量の簡易評価が可能である。

参考文献：國生剛治 (2020)：エネルギーに基づく液状化評価法による発生ひずみ・沈下量の簡易計算と既往事例への適用，地盤工学ジャーナル　Vol.15，No.4，683-695.