粒子破砕を考慮した地盤の進行性変形メカニズムの理解とそのモデル化に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650488
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 日下部 治 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40092548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 上野 勝利 徳島大学, 工学部, 助教授 (70232767) ; 高橋 章浩 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (40293047) ; 竹村 次朗 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40179669)
• Keywords: 破砕性地盤 / 多点戴荷 / 単粒子破砕 / 破砕曲面 / 粒子破砕モード

Research Abstract

新たに開発した単粒子多点載荷装置を用いて,円盤状の単粒子モデルを対象に直交する2方向に荷重を受ける(4点で支持された)単粒子の破砕曲面(降伏曲面のようなもの)を求めた.また破砕に至る過程で発達するひび割れの進展の詳細な観察も行った.用いた単粒子モデルは直径35mm,厚さ7mmの石膏製の円盤で,石膏と水の配合率は1:1,養生期間は3日以上とした.実験で様々な荷重経路を設定した.荷重条件は,1.一方向の荷重を100, 200, 300Nまで増加させた後,他の方向の荷重を単調に増加させるパターン,2方向の荷重を同時に100, 200, 300Nまで増加させた後,一方の荷重を単調の増加させるパターン,3.二方向の荷重を単粒子モデルが破砕するまで増加させるパターン,の3パターンであり,載荷はすべて荷重制御で行った.
実験の結果,1.粒子の拘束荷重が小さい場合には,円柱の割裂試験で見られるような向き合う二つの載荷点を通る亀裂が発達するのに対し,拘束荷重が大きい場合には,隣り合う二つの載荷点を通るような亀裂が複数発達すること,2.直交二方向の荷重(Fx, Fy)の和(Fx+Fy)と差(Fy-Fx)を軸とする荷重空間に,粒子破砕時の荷重をプロットすると,扇形の破砕曲面が得られること,3.直交_方向荷重を受ける単粒子の破砕モードは(1)スプリット破砕,(2)せん断破砕,(3)圧縮破砕の3つに分類できること等がわかった.

Research Products

• [Publications] O.Kusakabe, M.Takei: "Time dependent behavior of geomaterials due to particle crushing"Proc. of International Workshop on Soil Crushability. 83-106 (2001)
• [Publications] 武井正孝, 日下部治: "粒子破砕による時間依存挙動のDEM解析"土木学会第56回年次学術講演会. III. 34-35 (2001)