汎用三次元FEMに二相系支配方程式を導入した液状化解析手法
その２ 杭基礎を対象とした遠心力載荷実験の再現シミュレーション
その２では，その１で述べた液状化解析機能（二相系支配方程式と弾塑性構成則）を検証するため，液状化地盤中の杭基礎を対象とした遠心力載荷実験のシミュレーションを実施した。この実験は地盤の締固め改良の範囲が杭の地震時挙動に及ぼす影響について調べることを目的としている。締固め改良範囲が異なる複数の実験ケースを解析対象とした。
液状化に伴う現象の一つである過剰間隙水圧の発生について、実験と解析を比較したところ、締固め改良による液状化の抑制効果を再現できていた。また、間隙水の浸透を考慮できる二相系支配方程式を導入したことによって、周辺の液状化地盤から締固め領域への水の流れを評価できていることを可視化して確かめた。
液状化地盤中の杭の挙動に着目し、杭の曲げモーメント，杭に作用する水平地盤反力を実験と解析で比較したところ，概ね一致した結果が得られた。過剰間隙水圧の再現性とともに、導入した弾塑性構成則の妥当性を示唆している。
キーワード：液状化，杭基礎，遠心力載荷実験，u-w定式化，Stress-Densityモデル，三次元有効応力解析
＊１ 技術センター 都市基盤技術研究部 防災研究室
＊２ 技術センター 社会基盤技術研究部 地盤研究室
Liquefaction Analysis Method by Introducing Governing Equations of Two-Phase System into General-Purpose 3D-FEM
Part 2: Numerical Simulation of Centrifuge Tests on Pile Foundation
In part 1, we explained the new liquefaction analysis features implemented in TDAPIII, a general-purpose 3D-FEM program. The features consist of governing equations of a two-phase system and an elasto-plastic constitutive law.
In part 2, we carried out simulation analyses of a series of centrifuge tests on pile foundations in liquefiable ground to verify the implemented features. The centrifuge tests were conducted to investigate the effect of the densification range on the seismic behavior of pile foundations. Several physical models with densified areas of various sizes were tested.
First, we focused on the excess pore water pressure development. The liquefaction suppression effects due to the densification was expressed in the simulations. Moreover, we verified the effect of seepage on the behavior of the excess pore water pressure by visualizing the flow direction of the pore water to confirm the effects of the two-phase system.
Second, we focused on the behavior of pile foundations in liquefied ground. The bending moment of the piles and the horizontal subgrade reaction acting on the piles in the tests were compared with those in the simulations, indicating they are almost the same. These results and the excess pore water pressure of the simulations suggest the validity of the introduced constitutive law.
Keywords: liquefaction, pile foundation, centrifuge tests, u-w formulation, Stress-Density model, 3D effective stress analysis
*1 Taisei Advanced Center of Technology, Disaster Prevention Research Section, Urban Engineering Research Department
*2 Taisei Advanced Center of Technology, Geotechnical Research Section, Infrastructure Technology Research Department