粘土地盤上の有限厚さの砂層の支持力・変形特性に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650432
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 竹村 次朗 東京工業大学, 工学部, 助教授 (40179669)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡村 未対 東京工業大学, 工学部, 助手 (50251624) ; 廣岡 明彦 東京工業大学, 工学部, 助手 (70238400)
• Keywords: 砂地盤 / 二層地盤 / 支持力 / 変形 / 遠心模型実験

Research Abstract

本研究では、下部に弱層である粘土層を有する比較的層厚の小さな砂層の支持力・変形問題を取り上げ、次元解析によって抽出した、支持力に影響を及ぼす無次元パラメータの影響を遠心模型実験によって詳細に調べ、より合理的な設計法の確立に資する有用な知見を得ることを目的としてる。
この種の地盤の支持力に影響を及ぼす無次元パラメータとして、砂層厚さHと基礎幅Bの比H/B、粘土の強度cuを砂の有効単位体積重量γとBで無次元化したcu/γB、基礎の根入れ比に対応する無次元化した上載圧p0/γB及び基礎の縦横比を取り上げ、これらを比較的広い範囲に変化させた支持力実験を40gまたは50gの遠心加速度場にて行った。またH/Bが1、1.5及び2の場合には支持力の1/4から1/2程度の一定荷重強度を砂層表面に作用させ、地盤の圧密特性を調べる実験も併せて行った。その結果得られた主な知見は以下の通りである。
(1)砂の密度が一定であれば、二層地盤の無次元化した支持力2qf/γBはH/B、cu/γB及びp0/γBによって決まり、これらが大きいほど大きくなる。またH/Bが一定であればcu/γB及びp0/γBの増加と共に直線的に増大する。
(2)二層地盤の支持力は半無限砂地盤の支持力より大きくなることはなく、H/Bがある程度大きくなると砂地盤の支持力と等しくなる。砂地盤の支持力と等しくなるH/Bは粘土強度の減少と共に大きくなるが、粘土が軟弱な場合でも円形基礎では約2程度、帯基礎では約4程度である。
(3)二層地盤の変形砂壊挙動は基礎の形状にはよらずほぼ同様のものとなり、破壊メカニズムは支持力が砂地盤と等しくなるH/Bを境に変化する。すなわち、支持力が砂地盤より小さな場合は、基礎直下に基礎と共に挙動する砂のブロックが形成され、これが粘土層に押し込まれて地盤が破壊するのに対し、支持力が砂地盤と等しい場合には砂層内で砂が全般せん断破壊を起こし、粘土層の変形は小さなものとなる。
(4)二層地盤上の基礎の圧密沈下量はほぼ載荷重に比例して増加する。また載荷重強度qと支持力の比q/qfと基礎の圧密沈下量の関係はH/Bによらずほぼ1本の曲線となる。

Research Products

• [Publications] 岡村未対: "砂地盤における円形及び帯基礎の支持力に関する研究" 土木学会論文集. 463. 85-94 (1993)
• [Publications] 岡村未対: "砂及び粘土からなる二層系地盤の支持力、変形特性に関する研究" 第25回土質工学研究発表会. 1281-1284 (1990)
• [Publications] 神田政幸: "粘土地盤中に存在する砂層の支持力" 第26回土質工学研究発表会. 1267-1268 (1991)
• [Publications] 岡村未対: "軟弱粘土層に挟まれた砂層の支持力特性について" 土木学会第46回年次学術講演会. 922-923 (1992)
• [Publications] 川崎将生: "下部に粘土層を持つ砂層の支持力" 第27回土質工学研究発表会. 1449-1452 (1992)