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道路盛土の耐震診断

目 次（１）基本方針 １．本計算書の説明 ２

２．道路盛土構造諸元 ２３．設計方針 ２４．設計の目的 ２

（２）概要 １．設計チャート図 ４２．使用プログラム ４３．設計目標性能 ４４．ＦＥＭ解析条件 ４５，ＦＥＭモデル化の説明 ５６，解析結果の使用目的 ５

（３）地盤定数 １．地盤定数 ６２，各解析で使用した地盤定数 ６３．土質定数について ６

（４）設計外力の計算 １．固定荷重 ９２．地下水位 ９３．安定検討に使用する設計外力 ９４．荷重の組み合わせ ９

（５）ＦＥＭ解析の計算結果 １．解析条件 １２２，地盤モデルの説明 １２３．解析結果の使用 １２４．解析結果図 １２５．解析結果 １２６．ＦＥＭ解析結果（地震時・変形解析） １３～１７

（６）円弧すべり安全率の計算結果 １．解析条件 １８２．解析結果 １８～２０

（７）結果の整理 １．安全率 ２１２．変位 ２１３．結果の整理 ２１

＊円弧すべり＋静的ＦＥＭ＋動的ＦＥＭで安定検討を行った。

http://www.bulld.net/ （株）ブルドジオテクノ

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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（１）基本方針

１．本解析は、山間地に設置された道路盛土について、大地震を想定した耐震診断を実施する。

現場断面図

道路盛土部分詳細

２．道路盛土構造諸元

工事場所 福岡県福岡市地内

形式 道路幅員 ３０ｍ法勾配 １：１.８

構造 盛土高：１６.９ｍ（上図）５ｍに１.５ｍの小段を設ける。

構造解説図 ＰＡＧＥ＝３

３．設計方針道路土工のり面・斜面安定工指針（日本道路協会平成１１年）道路土工切土工・斜面安定工指針（日本道路協会平成２１年）

４，解析の目的

荷重状態 想定する荷重 解析の目的

常時 常時作用する荷重 安定性、変位を解析する。

地震時 １回～数回遭遇する地震荷重

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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（２）概要

１，設計チャート図

設計条件（モデル）の設定 二次元全応力法

土質定数の算定 定数の設定

設計外力の算定静的ＦＥＭ動的ＦＥＭ

ＦＥＭ解析、安定解析 （安全率、変位） 円弧すべり

結果の整理 ＥＮＤ

２，使用プログラム

・静的ＦＥＭ解析コードＧｅｏＦＥＡＳ（群馬大学鵜飼研究所／フォーラムエイト）

・動的ＦＥＭ解析コードＵＥＬＣ（群馬大学鵜飼研究所／フォーラムエイト）

・斜面の安定計算（フォーラムエイト）

３，設計目標性能

①目標性能

荷重状態 目標性能

常時 ①安全率Ｆｓ≧１.２（のり面・斜面安定工指針Ｐ１７５）

地震時 ①安全率Ｆｓ≧１.０（のり面・斜面安定工指針Ｐ１７５）

４，ＦＥＭ解析条件

内容 手法

解析次元 二次元

解析条件 平面ひずみ解析

解析手法 全応力法

静的ＦＥＭによる安全率の計算 せん断強度低減法

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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５，ＦＥＭモデル化の説明

解析モデル

解析結果を求めたいのは「道路盛土（解析モデル）部分」であるが、変形などの影響が想定される部分は３Ｈ範囲を参考に「ダミーモデル」としてモデル化する。

奥行き１ｍ当たりに換算し、定数を算定する

解析種類＊ 要素モデル

く体 ソリッド要素

地盤 ソリッド要素

６，解析結果の使用目的

解析種別 解析の目的 解析モデル

静的解析 変形解析 着目点による変位量比較設計震度は、指針による計算値と動的結果による値を比較全体安定安全率を算出

動的解析 変形解析 着目点による変位量比較着目点による動的データの比較

安定検討 安定計算 安全率を算出

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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（３）地盤定数

１，地盤定数

調査結果の整理 ＰＡＧＥ＝省略

圧密沈下定数の推定 ＰＡＧＥ＝省略

直接基礎地盤支持力算定に関する地盤定数の推定 ＰＡＧＥ＝省略

地盤種別 ＰＡＧＥ＝省略

地盤のＳ波速度の推定 ＰＡＧＥ＝省略

地盤のポアソン比の推定 ＰＡＧＥ＝省略

地盤の弾性係数Ｅの推定 ＰＡＧＥ＝省略

地盤のせん断弾性係数Ｇの推定 ＰＡＧＥ＝省略

地盤の強度定数の推定 ＰＡＧＥ＝省略

ＭＣ／ＤＰで使用する土質定数 ＰＡＧＥ＝省略

ＨＤ／ＲＯで使用する土質定数 ＰＡＧＥ＝省略

地盤の固有振動数 ＰＡＧＥ＝省略

粘性境界の定数 ＰＡＧＥ＝省略

解析モデルの水平分割の目安、アスペクト比（縦横比） ＰＡＧＥ＝省略

２，各解析で使用した地盤定数

解析種別 解析の目的 構成モデル 地盤定数

理論計算 地盤支持力 ＭＣ ＰＡＧＥ＝７

静的解析 変形解析 ＭＣ／ＤＰ ＰＡＧＥ＝７

動的解析 変形解析 ＨＤ（ひずみ大の場合＝ＲＯ） ＰＡＧＥ＝８

＊上記定数は推定による数値であり、解析ではひずみを考慮してひずみ硬化による影響を考慮。

３，地盤定数について

省略

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

ＭＣ／ＤＰモデルで使用する土質定数

平面ひずみ要素番号 層種別 γt-Sta C(kN/m2) φ(゜) ψ(゜) E(kN/m2) ν1 砂質土 16 2.50 22.07 22.07 7000 0.352 粘性土 16.6 33.10 0.00 0.00 15400 0.453 粘性土 18 74.78 0.00 0.00 63000 0.404 粘性土 18.2 92.67 0.00 0.00 83440 0.405 砂質土 17.9 28.25 33.99 33.99 93520 0.336 砂質土 20.2 38.55 33.42 33.42 103040 0.337 砂質土 21.1 46.63 35.48 35.48 187040 0.308 砂質土 22.6 53.55 36.23 36.23 250880 0.309 粘性土 17.2 72.32 0.00 0.00 60200 0.4510 粘性土 17.8 51.24 0.00 0.00 36120 0.45

C：粘着力φ：内部摩擦角γt：初期応力解析に使用する土の単位体積重量(kN/m3)ψ：ダイレイタンシー角(砂質土=φ、粘性土=0)E：弾性定数ν：ポアソン比

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ＨＤ／ＲＯモデルで使用する土質定数

平面ひずみ要素番号 層種別 Go(kN/m2) σm'(kN/m2) m ν C(kN/m2) φ(゜) Rf Ko α β

1 砂質土 19247.18 29.98 0.50 0.35 2.50 22.07 1.00 0.62 1.98 1.982 粘性土 52778.51 121.50 0.60 0.45 33.10 0.00 1.00 1.00 1.66 1.733 粘性土 138254.05 191.80 0.60 0.40 74.78 0.00 1.00 1.00 1.66 1.734 粘性土 178507.37 241.51 0.60 0.40 92.67 0.00 1.00 1.00 1.66 1.735 砂質土 121237.76 194.11 0.50 0.33 28.25 33.99 1.00 0.44 1.98 1.986 砂質土 145949.90 253.65 0.50 0.33 38.55 33.42 1.00 0.45 1.98 1.987 砂質土 226857.95 298.28 0.55 0.30 46.63 35.48 1.00 0.42 1.98 1.988 砂質土 295529.62 344.32 0.55 0.30 53.55 36.23 1.00 0.41 1.98 1.989 粘性土 127814.83 18.00 0.60 0.45 72.32 0.00 1.00 1.00 1.66 1.73

10 粘性土 93731.06 19.50 0.60 0.45 51.24 0.00 1.00 1.00 1.66 1.73

Go：初期せん断剛性(=ρVs2)(地盤工学ハンドブックＰ２１８、地盤・基礎構造物の耐震設計地盤工学会Ｐ７６）

σm'：初期平均有効拘束圧(kN/m2)(埋立地の液状化対策ハンドブックＰ６６）σ'v：有効上載圧(kN/m2)(強度定数のページ参照）m：指数(地盤工学における動的方法と実例 P203 砂=0.5、粘土=0.6、砕石=0.55)ν：ポアソン比(道橋示方書Ⅴ耐震設計編P57)非排水条件下であり全応力み使用（弾塑性有限要素法がわかるＰ２０８）

C：粘着力(kN/m2)φ：内部摩擦角(゜)Rf：せん断強度を調整する値ρ：密度Vs：せん断弾性波速度(m/sec)(沖積層150～200、洪積層260～370)Ｐ５３Ko：静止土圧係数(砂質土=1-sinφ)(FEMｼﾘｰｽﾞ②P１９３Jakeyの式）（粘性土＝１）

http://www.con-pro.net/readings/soil/chapter06-01.htmlより

ＲＯモデルでのα、β（プログラムＨＥＬＰより）

最大減衰定数 α β粘性土 (hmax) 17 (%) 1.66 1.73砂質土 (hmax) 21 (%) 1.98 1.98「建物と地盤の動的相互作用を考慮した応答解析と耐震設計（日本建築学会）」Ｐ５３

σm'=1+2Ko

3･σv'

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（４）作用荷重

１，固定荷重

地盤モデル自重 プログラム内計算

上載荷重 車両荷重（１０ｋＮ／ｍ２）

２，地下水位

＊考慮する プログラム内計算

３，安定検討に使用する設計外力道路土工のり面・斜面安定工指針Ｐ１７５による値

設計水平震度 ｋｈ１ 地域別補正係数 ｃｚ 水平震度標準値 ｋｈ０ ｋｈ＝ｃｚ＊ｋｈ０

０.１０ ０.７（福岡県） ０.１２（中地震）

０.１７ ０.２４（大地震）

動的結果による値（大地震）

設計水平震度 ｋｈ２ 計算結果

０.３３ ＰＡＧＥ＝１０

動的解析に使用する地震波形

データ名：1995 OGAS FUKIAIデータ個数：4000間隔（秒）：0.01最大加速度：736.334 ＧＡＬ

地盤種別の算定 Ⅲ種 ＰＡＧＥ＝１１

採用地震力 ①中地震：０.１０

②大地震：０.３３（ｋｈ１とｋｈ２の大きい方を採用）

４，荷重の組み合わせ

平常時 固定

地震時 固定＋地震力

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

ＨＤ／ＲＯモデルで使用する土質定数

平面ひずみ要素番号 層種別 Go(kN/m2) σm'(kN/m2) m ν C(kN/m2) φ(゜) Rf Ko α β

1 砂質土 19247.18 29.98 0.50 0.35 2.50 22.07 1.00 0.62 1.98 1.982 粘性土 52778.51 121.50 0.60 0.45 33.10 0.00 1.00 1.00 1.66 1.733 粘性土 138254.05 191.80 0.60 0.40 74.78 0.00 1.00 1.00 1.66 1.734 粘性土 178507.37 241.51 0.60 0.40 92.67 0.00 1.00 1.00 1.66 1.735 砂質土 121237.76 194.11 0.50 0.33 28.25 33.99 1.00 0.44 1.98 1.986 砂質土 145949.90 253.65 0.50 0.33 38.55 33.42 1.00 0.45 1.98 1.987 砂質土 226857.95 298.28 0.55 0.30 46.63 35.48 1.00 0.42 1.98 1.988 砂質土 295529.62 344.32 0.55 0.30 53.55 36.23 1.00 0.41 1.98 1.989 粘性土 127814.83 18.00 0.60 0.45 72.32 0.00 1.00 1.00 1.66 1.73

10 粘性土 93731.06 19.50 0.60 0.45 51.24 0.00 1.00 1.00 1.66 1.73

Go：初期せん断剛性(=ρVs2)(地盤工学ハンドブックＰ２１８、地盤・基礎構造物の耐震設計地盤工学会Ｐ７６）

σm'：初期平均有効拘束圧(kN/m2)(埋立地の液状化対策ハンドブックＰ６６）σ'v：有効上載圧(kN/m2)(強度定数のページ参照）m：指数(地盤工学における動的方法と実例 P203 砂=0.5、粘土=0.6、砕石=0.55)ν：ポアソン比(道橋示方書Ⅴ耐震設計編P57)非排水条件下であり全応力み使用（弾塑性有限要素法がわかるＰ２０８）

C：粘着力(kN/m2)φ：内部摩擦角(゜)Rf：せん断強度を調整する値ρ：密度Vs：せん断弾性波速度(m/sec)(沖積層150～200、洪積層260～370)Ｐ５３Ko：静止土圧係数(砂質土=1-sinφ)(FEMｼﾘｰｽﾞ②P１９３Jakeyの式）（粘性土＝１）

http://www.con-pro.net/readings/soil/chapter06-01.htmlより

ＲＯモデルでのα、β（プログラムＨＥＬＰより）

最大減衰定数 α β粘性土 (hmax) 17 (%) 1.66 1.73砂質土 (hmax) 21 (%) 1.98 1.98「建物と地盤の動的相互作用を考慮した応答解析と耐震設計（日本建築学会）」Ｐ５３

σm'=1+2Ko

3･σv'

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地盤種別

（耐震設計上の地盤面の上方より地表面を区分）

平均せん断

弾性波速度

Ｈｉ(m) Ｖsｉ(m/s) (sec)

1 シルト質砂 砂質土 5.00 2.5 109 0.0461

2 砂質シルト 粘性土 5.00 5.5 177 0.0283

3 シルト 粘性土 7.20 22.5 282 0.0255

4 砂質粘土 粘性土 5.10 29.8 310 0.0164

5 シルト質礫 砂質土 11.90 33.4 258 0.0462

6 シルト質中砂 砂質土 8.70 36.8 266 0.0327

42.90 合 計 0.1952

ＴG ＝ 4 × Σ（Ｈｉ／Ｖsi） ＝ 0.781 （ｓec）

よって、耐震設計上の地盤種別は Ⅲ種地盤 となる。

解説：道路橋示方書Ⅴ耐震設計編Ｐ２５Ⅰ種地盤：良好な洪積地盤及び岩盤Ⅱ種地盤：Ⅰ種、Ⅲ種にも属さない洪積地盤及び沖積地盤Ⅲ種地盤：沖積地盤のうち軟弱地盤

解説：道路橋示方書Ⅴ耐震設計編Ｐ２６耐震設計上の地盤面：十部堅固な地盤（Vsi≧３００m/s)

平均Ｎ値Ｈｉ／Ｖsｉ

層番号

層名 層種別層厚

粘性土層 Vsi=100Ni1/3 1≦Ni≦25

砂質土層 Vsi=80Ni1/3 1≦Ni≦50

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（５）ＦＥＭ解析

１，解析条件

解析モデル 解析モード 解析種類

二次元 平面ひずみ解析 動的解析＊動的解析コード：ＵＷＬＣ

静的解析＊静的解析コード：ＧｅｏＦＥＡＳ

２，地盤モデルの説明

解析種別 境界条件 構成モデル ケース（目的）

静的解析 ＊（底面条件）:固定 ＭＣ／ＤＰ 全体安全率＊（側面条件）:鉛直自由水平固定 地震時（変位量）

動的解析 ＊（底面条件,側面条件）粘性境界 ＨＤ（ＲＯ） 地震時（変位量）

＊ＵＷＬＣ：初期応力は、プログラム内で自動算定。＊ＨＤモデルで、ひずみが大きい（１０－３）以上の場合はＲＯによる。

３，解析結果の使用

①動的解析：地盤上の加速度よりｋｈ２を求める。地盤表面及び構造物の変位を求める。

②静的解析：全体安定安全率を求める。

４，解析結果図

結果一覧 ＰＡＧＥ＝１３ 紙面の都合上、略しています。（概要のみ掲載）

①動的解析 ＰＡＧＥ＝１４～１５

②静的解析 ＰＡＧＥ＝１６～１７

５，解析結果

解析モデル 解析法 ケース 安全率

二次元 全応力法 中地震時 １.３８せん断強低減法

大地震時 １.０１

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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６．ＦＥＭ解析結果（地震時・変形解析）

変位図

１ 静的解析：中地震 （Ｘ１００倍）

「４４（１）」天端最大水平変位＝０.０２５ｍ

２ 静的解析：大地震 （Ｘ１０倍）

「４４（２）」天端最大水平変位＝０.１６８ｍ

変位図（Ｘ１０倍）

３ 動的解析

道路中心最大水平変位（絶対値）＝０.２８２ｍ

FEM結果.jtd

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番号 解析モデル 境界条件 ファイル名 地震 構成モデル

１ 静的解析 固定 ４４（１） 中地震 ＭＣ／ＤＰ

モデル図 変形図（Ｘ１００倍）

Ｘ方向変位図 Ｙ方向変位図

せん断応力図 せん断ひずみ図

安全率

FEM結果.jtd

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番号 解析モデル 境界条件 ファイル名 地震 構成モデル

２ 静的解析 固定 ４４（２） 大地震 ＭＣ／ＤＰ

モデル図 変形図（Ｘ１０倍）

Ｘ方向変位図 Ｙ方向変位図

せん断応力図 せん断ひずみ図

安全率

FEM結果.jtd

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番号 解析モデル 境界条件 ファイル名 地震波 地盤構成モデル

３ 動的解析 粘性境界 ４４ レベルⅡ ＲＯ

モデル図 変形図（Ｘ１０倍）

Ｘ方向変位図 Ｙ方向変位図

Ｘ方向ひずみ Ｙ方向ひずみ

せん断ひずみ せん断応力

時刻歴図（Ｘ方向変位）

FEM結果.jtd

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時刻歴図（Ｙ方向変位）

時刻歴図（Ｘ方向加速度）

時刻歴図（せん断ひずみ）

FEM結果.jtd

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（６）円弧すべり

１，解析条件

解析モデル 解析法 ケース 安全率

二次元 全応力法 平常時 ２.１４Ｆｅｌｌｅｎｉｕｓ法円弧すべり 中地震時 １.６３

大地震時 １.０２

２，解析結果

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd

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（７）解析結果の整理

１．安全率

安全率

ケース 静的ＦＥＭ 円弧すべり

平常時 － ２.１４

中地震時 １.３８ １.６３

大地震時 １.０２ １.０２

２．変位

変位量（ｍ）

ケース 静的ＦＥＭ 動的ＦＥＭ

中地震時 ０.０２５

大地震時 ０.１６８ ０.２８２

＊道路中心における最大水平変位（絶対値）

３．結果の整理

省略する。

道路盛土ﾓﾃﾞﾙ.jtd