X線CTによる杭基礎地盤の3次元鉛直・水平支持力メカニズムの解明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15360256
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 大谷 順 熊本大学, 工学部, 教授 (30203821)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 菊池 喜昭 (独)港湾空港技術研究所, 地盤構造部, 室長 ; 尾原 祐三 熊本大学, 工学部, 教授 (50135315)
• Keywords: 杭基礎 / 鉛直支持力メカニズム / 水平支持力メカニズム / X線CTスキャナ / 模型実験 / 3次元 / 可視化 / 画像解析

Research Abstract

本研究では、杭基礎を対象とし、まず、X線CT装置の特性を考慮に入れた鉛直および水平荷重が載荷可能な模型実験システムの開発を行う。続いてこの実験システムを用いて、杭基礎の鉛直および水平支持力問題を対象とし、その力学実験とX線CTスキャンを一連の実験として実施可能な杭の鉛直・水平支持力メカニズム解明のための模型実験システムを構築する。またこの実験結果を用いて、従来の模型実験結果に加え、載荷に伴う地盤内変化状況を逐次非破壊かつ3次元的に把握することを試みる。加えてここで得られる3次元的な破壊メカニズムを用いた支持力解析を実施することにより、最終的には現存する杭基礎設計の高度化をめざすものである。
15年度の実施内容は以下のとおりである。
[鉛直支特力について]
鉛直支持力メカニズムについては、種々の先端形状を有する杭基礎の模型鉛直載荷実験を行い、荷重下における杭先端領域の地盤内変化についてX線CT装置を用いて非破壊試験を行った。これにより鉛直支持力メカニズムの3次元可視化を行うと共に支持力メカニズムの定量的評価を行った。
[水平支持力について]
水平支持力メカニズムについては、X線CT専用の水平載荷実験装置を試作した。X線CT室内に載荷装置を導入する場合、CT室内には空間的制限、被検体を設置するテーブルの積載重量の制限、撮影領域の条件などの制約条件があり、これらを満足する必要がある。本装置は、載荷における反力を土槽そのものに持たせる構造とし、撮影領域にはX線吸収率の高い金属を配置できないために土槽は肉厚の厚いアクリルとした。本年度は、この試作した装置を用いた予備実験を行い、その有効性について確認した。

Research Products

• [Publications] J.Otani, Y.Kikuchi: "Evaluation of hydraulic property of mixed soil with air foam using X-ray CT method"Proc.of the 2^<nd> Asian Conference on Unsaturated Soils. 71-74 (2003)
• [Publications] J.Otani, J.Hironaka, T.Mukunoki: "Visualization of Failure Patterns under Vertically Loaded Pile Foundation Using X-ray CT Method"Prof.12^<th> Asian Regional Conf.on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Vol.1. 973-976 (2003)
• [Publications] 江副 哲, 大谷 順, ファン・ダン・ホア: "杭の3次元水平抵抗メカニズムの可視化"応用力学論文集. Vol.6. 467-474 (2003)
• [Publications] J.Otani: "State of the Art Report on Geotechnical X-ray CT research at Kumamoto University"Prof.the International Workshop on X-ray CT for Geomaterials. 43-77 (2003)
• [Publications] H.Nagatani, J.Otani: "Visualization of the mechanism of tunnel face failure"Prof.the International Workshop on X-ray CT for Geomaterials. 185-190 (2003)
• [Publications] K.D.Pham, J.Sano, J.Otani, A.Ezoe: "Visualization of 3-D failure patterns of ground due to lateral pile loadings"Prof.the International Workshop on X-ray CT for Ceomaterials. 179-184 (2003)
• [Publications] J.Otani, Y.Obara: "X-RAT CT FOR GEOMATERIALS"BALKEMA. 379 (2003)