液状化に伴う残留変形解析（有限要素法）｜盛土（堤体）の液状化に伴う変形計算

計算方法と適用範囲

このツールで計算できること

堤体（盛土）荷重を受ける地盤の液状化後の残留変形（沈下・側方変位）を、静的な有限要素法解析で評価します。地層ごとに液状化層を指定し、液状化による剛性低下を「液状化後剛性比G1/G0」で与えて（手入力または安田・稲垣式による自動算定）、液状化後の変形を求めます。計算はすべてブラウザ内（Web Worker）で実行されます。

計算方法・使用式

• 静的評価法（剛性低下法）: 液状化層の弾性係数をE×(G1/G0)に低下させたモデルで、堤体自重を載荷した静的線形弾性解析（平面ひずみ・Q4要素）を行い、液状化後の残留変形を求めます。弾塑性反復は行いません。
• 液状化後剛性比G1/G0: 地層ごとの手入力のほか、安田進ほか（2016）「液状化に伴う残留変形の静的評価法」式(1)により、FL値・繰返し三軸強度比RL・初期有効拘束圧σ′c・初期せん断剛性G0から自動算定できます（明示式の適用範囲は0.8＜FL＜1.1。範囲外への外挿は行いません）。
• G0はE・νから弾性理論の標準式（G = E/(2(1+ν))）で求めます。
• 境界条件はモデル側方が水平固定・底面固定のローラー支持で、堤体はせん断格子として地盤メッシュと結合します。

入力と出力

入力: 解析領域の幅・メッシュピッチ・地下水位、堤体形状（高さ・天端幅・法勾配・単位体積重量・E・ν）、地層構成（層厚・E・ν・γt・γsat、液状化層の指定とG1/G0の設定方法（手入力/自動算定。自動算定時はFL・RLなど））。

出力: 天端・のり尻など各位置の残留沈下量・側方変位、変形図（倍率調整可）、応力・ひずみ・変位のコンター図、液状化層ごとのG1/G0の算定根拠。

適用範囲・計算上の仮定

• 2次元平面ひずみの静的解析による簡易評価法です。地震応答解析（動的解析）・有効応力解析ではありません。
• 液状化の発生判定（FL値）は本ツールでは行いません。液状化判定（簡便法）ツールなどで別途求めたFL値を用いてください。
• 安田・稲垣式の明示式は0.8＜FL＜1.1の範囲のみで適用でき、範囲外では手入力が必要です。
• 変形は液状化後の剛性低下による静的な再配分変形です。揺すり込み沈下・噴砂による体積変化・流動化は個別には表現されません。
• 要素サイズ・解析領域の広さが結果に影響します。境界の影響が出ていないか確認してください。

使用基準・参考文献・設計者が確認すべき事項

• 安田進ほか「液状化に伴う残留変形の静的評価法」日本地震工学会論文集 第16巻第10号（2016）式(1): 液状化後剛性比G1/G0の算定。
• 有限要素法（平面ひずみ・Q4要素）の標準的な定式化。

河川堤防・宅地などの耐震点検では所管の要領（河川構造物の耐震性能照査指針など）が優先される場合があります。FL・RLの設定根拠、剛性低下率の妥当性、許容される残留変形量は、設計者が事業の基準に照らして別途確認してください。