火山灰質粒状体の動的変形-強度-破砕特性の評価法に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650540
• Research Institution: HOKKAIDO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 三浦 清一 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00091504)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 川村 志麻 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (90258707)
• Keywords: 粒状体 / 火山灰 / 模型実験 / 粒子破砕 / 原位置試験 / 液状化 / 地震 / 地盤災害

Research Abstract

本年度は、応力履歴、固結度、異方性などの堆積条件が破砕性地盤の原位置動的力学特性に及ぼす影響を明らかにするために実施した一連の原位置試験と室内試験の結果を、詳細に解析した。また、広範囲なひずみレベルにある破砕性粒状体の動的変形特性を、変位・応力自動制御装置を駆使して明らかにした。得られた主な結果は以下のようである。
(1)自然堆積火山灰地盤の力学特性の異方性は極めて顕著である。その特徴は、鉛直方向より水平方向(堆積面)に圧縮しやすく膨張しづらいという点であり、クリーンな砂地盤のそれに類似している。しかし、このような異方性による強度・変形特性の違いは有効拘束圧の大きさに強く依存することが明確にされた。このことは、過大な圧密は破砕性粒状体の構造異方性を失わせ、同時に誤った原位置強度・変形特性を算定させることになるため、破砕性土の室内試験では圧密圧力(有効拘束圧)の決定を正確に行うことが重要であることを示唆したものである。
(2)破砕性火山灰土の弾性係数は通常の砂地盤に比べてかなり低い値を示すが、繰返し変形挙動はクリーンな砂と同様の強いひずみレベル依存性があること、また履歴減衰定数は砂に比べ増加しづらい傾向にあること等の事実が示された。
(3)破砕性火山灰土の良質な不攪乱試料による室内試験から得たせん断弾性係数は、PS検層やSCP等の原位置試験から求めた値とほぼ一致した。さらに破砕性火山灰土のせん断弾性係数は、過去に砂や粘土に関して提案された形式の密度依存性はないことが確かめられた。
(4)せん断・圧密によってもたらされる構成粒子の破砕(細粒分含有量)は、正規圧密条件下では液状化強度の低下を導くが、その理由は破砕性火山灰土の相対密度の低下によって合理的に説明できた。一方、過圧密条件下での細粒分含有量の増加に伴う液状化強度の増加は、細粒分に起因するセメンテーション効果によるものであることを明らかにした。
(5)火山灰質地盤の破砕性をコントロールする構成粒子の単粒子破砕強度は、せん断抵抗角に強い影響を及ぼすが、繰返し非排水強度にはほとんど影響しないことが見出された。

Research Products

• [Publications] 三浦 清一: "室内及び原位置試験から推定した二次堆積火山灰地盤の変形ー強度特性"破砕性地盤の工学的諸問題に関するシンポジウム発表論文集. 1. 45-52 (1999)
• [Publications] 三浦 征宏: "地盤の変形特性を考慮した海洋構造物の変位量推定法"海岸工学論文集. 46. 936-940 (1999)
• [Publications] 川村 志麻: "繰返し力を受ける構造物支持地盤の破壊とその防止策に関する実験"土木学会論文集. III-47. 77-89 (1999)
• [Publications] S.YOKOHAMA: "Mechanical Behaviors of Sand Bed-Structure System Subjected to Cyclic Loadings"Proc., 11th Asian Regional Conference. 1. 161-162 (1999)
• [Publications] 三浦 清一: "火山性粗粒土の破砕特性に及ぼす粒子硬度の影響"土木学会年次学術講演会講演概要集. 第54回. 54-55 (1999)
• [Publications] 三浦 清一: "破砕性火山灰土の液状化強度に及ぼす圧密履歴と細粒分含有量の影響"技術報告集. 40. 99-108 (2000)