粒子形状の異なる粗粒土質材料の充填特性と壁効果を考慮した新たな相対密度の提案

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655175
• Research Institution: Meijo University
• Principal Investigator: 板橋 一雄 名城大学, 理工学部, 教授 (30109269)
• Keywords: 粒子形状 / フラクタル / 礫質材料 / 最小間隙率 / 壁効果

Research Abstract

本研究は平成14年度から3年間の申請であり、平成14年度と15年度に、地盤工学会論文報告集に2編の論文を投稿している(第43巻1号,pp.115-127、第44巻1号1,pp.143-156)。第3編目を現在作成中であるが、本研究の目的と現在までに得られた結論を要約すると以下のようになる。
本研究の目的は次の4点である。(1)粗粒土質材料の粒子形状の定量的表現方法の開発(2)充填実験で得られる間隙率に対する壁効果の定量化(3)粗粒土質材料の粒子形状と充填特性との関係の明確化(4)壁効果や粒子形状を考慮した相対密度の提案
これらの目的に対して現在までに得られた結論は次のようである。
(1)種々の視覚印象図の図形や規則的な幾何学図形(円や正方形など)、砂礫材料などの形状解析を実施し、堆積学的な指標である円磨度や角張り度と相関性の高い粒子形状指標は、凹凸係数とフラクタル次元であることがわかった。
(2)充填実験の結果を整理する方法として、供試体の体積と全表面積の比(容器形状係数と定義)を用いることを提案した。この係数によって、壁効果を考慮した間隙率の理論的な関係が求められ、間隙率の極限値の存在することを示した。また、充填実験結果と比較し、極限間隙率の定量的な傾向を把握できた。
(3)上記の極限間隙率と粒子形状指標(凹凸係数やフラクタル次元)とを比較し、滑らかな形状をした粒子は詰まり易く、表面凹凸の激しい粒子は詰まりにくいという常識的な結論を得た。