混合による新しい地盤材料の創出と液状粘土の減容化のための拡散混合理論の検討

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655171
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 浅岡 顕 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50093175)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 英司 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (00293647) ; 野田 利弘 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80262872) ; 中野 正樹 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00252263) ; 金田 一広 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (30314040)
• Keywords: 構造 / 過圧密 / 異方性 / 三軸圧縮試験 / 締め固め / 軟化 / 有限要素法

Research Abstract

チェーン回転式混合機に山土とベントナイトのような普通では混ざりにくいものを通すと、空気を含むが、均質に混ざり合った砂質土のような締め固め材料のようなものが出来上がる。また、高含水比の粘土を投入すると水分が蒸発し、粘土の減溶化が起こる。本年度は締め固め材がどのような力学挙動を示すかを、砂を材料にして調べ、また構造・過圧密・異方性が評価できる回転硬化上・下負荷面修正カムクレイモデルで数値シミュレーションを行い、比較検討を行なった。また、粘土に関しては、さまざまな高含水比にある粘土が圧密にしたがってどのように構造が喪失するか実験的研究を行い、力学的性質を調べた。以下にまとめる。
1)三河珪砂を試料に、ゆるから密までさまざまな間隙比の供試体を作成し、側圧一定の三軸非排水せん断試験を行なった。ゆるい砂では限界状態線の下側での軟化を、中密な砂では限界状態線の下側で軟化を示した後、限界状態線の上側で硬化を、密な砂では限界状態線を越えて硬化する挙動が得られた。数値シミュレーションでは間隙比の大きいゆるい砂は構造が非常に卓越しているとして、ゆるい砂に微小な振幅を与えて密な砂まで締め固めを行い、さまざまな間隙比で側圧一定の非排水せん断試験を行なった。構造・過圧密・異方性を考慮することで密度によって材料定数を変えることなく、実験で得られているようなゆるい砂から密な砂までの挙動が再現することが出来た。提案モデルから砂の締め固めは高位な構造の急激な喪失であることが分かった。
2)自然堆積粘土を1次元圧縮試験すると、十分練り返して得られる1次元圧密線より上側に存在し、圧縮が進むにつれて1次元圧密線に近づいていく。これは土骨格の骨格構造が発達していて、圧縮とともに構造が劣化するためである。さらに、実験室で作られる再構成粘土も完全に練り返して作られる正規圧密線よりも上側に位置をとり、再構成粘土といえども構造を有していることを示した。構造の急激な喪失が粘土の減溶化(粘土の"締め固め")になるか、さらに検討していく。

Research Products

• [Publications] Asaoka A., Noda T., Yamada E., Kaneda K., Nakano M.: "An elasto-plastic description of two distinct volume change mechanisms of soils"Soils and Foundations. 42・5. 47-57 (2002)
• [Publications] 野田利弘, 中野正樹, 山田英司, 金田一広, 中井健太郎, 浅岡顕: "構造・過圧密・異方性概念に基づく砂の密度非依存型弾塑性構成式とその応答"第51期材料学会学術講演会講演論文集. 207-208