サクションと弾性波測定を伴う一軸・三軸試験による原地盤の強度・変形特性の推定法

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555148
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 三田地 利之 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80002046)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 洋行 運輸省港湾技術研究所, 地盤調査研究室, 室長 ; 小野 丘 北海学園大学, 工学部, 助教授 (10142689) ; 福田 文彦 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80241355) ; 渋谷 哲 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00206153)
• Keywords: 原位置強度・変形特性 / 一軸圧縮試験 / 三軸圧縮試験 / サクション / 残留有効応力 / 試料の乱れ / せん断弾性係数 / ベンダーエレメント

Research Abstract

本研究は(1)サクションの測定を伴う一軸圧縮試験結果に基づく原位置強度推定法の検討、(2)ベンダーエレメントシステム併用の三軸圧縮試験による原地盤の変形特性の推定方法の検討、の二つのサブテーマからなる。以下に各々についての研究成果の概要を記す。
1. サクションの測定を伴う一軸圧縮試験に基づく原位置強度推定法に関する研究
粘性土の室内せん断試験として最もよく行われる一軸圧縮試験と並行して供試体のサクションを測ることによって残留有効応力(σ'_r)を知り、これと原位置の有効土被り応力(σ'_v)との比を疑似過圧密比QCR(=σ'_v/σ'_r)とすれば、一軸強度(qu)とσ'_rの比qu/σ'_r〜QCR関係は両対数グラフ上で直線で表されることが、研究代表者らの従来の研究によって分っている。したがって、この関係を利用すれば試料の乱れの影響を含んだ一軸圧縮強度quを補正して原位置強度を推定出来る。そこで、この方法の適用範囲を確認するとともに、海外の粘性土にまで対象を広げ、補正後のqu/2値と原位置試験から得られた“強度指標"の地盤の深さ方向の変化傾向とを比較した結果、提案法の妥当性と実務上の有用性が確認された。
2. 原地盤の変形特性の推定方法に関する研究
圧密試験の圧密容器および三軸試験装置に組込んだベンダーエレメントシステム(以下、BE)を用いて各種応力下でのせん断波の速度から求めた不撹乱粘土のせん断弾性係数G_<max>と非排水三軸条件下での単調および繰返し試験から得られる弾性係数から算出したG_<max>とがよい対応を示すこと、また、乱れの程度に応じてBEによって測定されるG_<max>は低下するがその値はBE測定時の残留有効応力の大きさに依存していることなどの知見を得た。
以上を総合すると、本研究の結果から乱れによる強度/変形係数の低下は見かけ上のものであり、供試体の残留有効応力が把握できれば、これらの変化を統一的に説明し得ることを明らかにするとともに、乱れの影響を受けた測定値を基に、原位置での強度/変形特性を推定可能であることを示した。

Research Products

• [Publications] SHIBUYA.S: "Elastic shear modulus of soft clays from shear wave velocity measurement" Geotechnique. 47,No.3. 793-601 (1997)
• [Publications] SHIBUYA.S: "Development of Fully Digitized Triaxial Apparatus for Testing Solids and Soft Rocks" Journal of Southeast Asian Geotechnical Society. Vol.28,No.2. 183-207 (1997)
• [Publications] 三田地 利之: "一軸圧縮試験結果の評価方法について -サクションの測定を伴う一軸圧縮試験の提案-" 第41回地盤工学シンポジウム発表論文集. 43-48 (1997)
• [Publications] 三田地 利之: "粘性土の圧密及びせん断過程での微小ひずみ測定システムを備えた三軸試験装置の試作" 地盤工学会北海道支部技術報告集. 第37号. 191-200 (1997)
• [Publications] 三田地 利之: "残留有効応力による一軸試験結果の評価とqu値の補正" 土木学会論文集. No.589/II-42. 231-237 (1998)
• [Publications] 三田地 利之: "異方圧密履歴を受けた高有機質土のサクションとqu値に基づく原位置強度推定法" 土木学会論文集. No.589/II-42. 253-261 (1998)
• [Publications] 三田地 利之: "微小ひずみレベルから破壊に至るまでの乱さない粘土の変形と非排水強度特性" 土木学会論文集. No.589/II-42. 305-319 (1998)
• [Publications] 三田地 利之: "残留有効応力によるサンプリング試料の乱れの評価と一軸圧縮強度の補正" 地盤工学会誌. 第46号,第5号. 31-33 (1998)
• [Publications] 三田地 利之: "ベンダーエレメントを組込んだ一面せん断試験装置による粘性土の変形・強度特性の評価" 地盤工学会北海道支部技術報告集. 第39号. 1-10 (1999)
• [Publications] 渋谷 哲: "弾性的変形特性に着目した粘性土の構造の定量化に関する一考察" 地盤工学会北海道支部技術報告集. 第39号. 189-196 (1999)
• [Publications] 三田地 利之: "クリープおよびせん断ひずみ履歴が粘性土の小ひずみ域での変形挙動に及ぼす影響" 地盤工学会北海道支部技術報告集. 第39号. 215-224 (1999)
• [Publications] 三田地 利之: "残留有効応力に基づくqu/2補正法の海外の粘性土に対する適用について" 第32回地盤工学研究発表会. 609-610 (1997)
• [Publications] 三田地 利之: "粘性土の一軸圧縮強度とせん断弾性係数に及ぼす応力履歴の影響" 第32回地盤工学研究発表会. 619-620 (1997)
• [Publications] 三田地 利之: "粘性土の広範囲なひずみでの変形挙動に及ぼす圧密履歴の影響" 第32回地盤工学研究発表会. 631-632 (1997)
• [Publications] 三田地 利之: "新しく開発された三軸試験装置を用いた有明粘土の変形・強度特性" 第32回地盤工学研究発表会. 633-634 (1997)
• [Publications] 三田地 利之: "粘性土のせん断弾性係数と一軸圧縮強度の関係について" 土木学会第52回年次学術講演会. 88-89 (1997)
• [Publications] Mitachi.T: "Method for predicting in-situ undrained strength of highly organic soil based on the value of suction and unconfined compressive strength" problematic soils. Vol.1. 11-14 (1998)
• [Publications] 三田地 利之: "粘性土の残留有効応力とせん断弾性係数に及ぼす応力履歴の影響" 第33回地盤工学研究発表会. 567-568 (1998)
• [Publications] 三田地 利之: "粘性土の一面せん断強度とせん断弾性係数の関係" 第33回地盤工学研究発表会. 569-570 (1998)