2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K06575
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
山本 春行 広島大学, 国際協力研究科, 教授 (60158293)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 粒子破砕 / 高圧三軸圧縮試験器 / 応力径路 / 平均応力 / 偏差応力 / 粒子破砕量 / 塑性体積ひずみ / 粒子形状 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
砂に大きな圧力が作用すると粒子自体が壊れることが分かっている。これを粒子破砕といい、この現象が発生すると土粒子の力学的性状が変わる。土粒子の破砕は高層ビルの杭基礎や大規模なダムの直下で発生することが知られており、特に杭の底部の角で発生するせん断破壊ではより大きく力学的性状が変化することが考えられる。
三主応力制御型高圧圧縮試験機に三方向の主応力を独立に制御できるように改良を加え、様々な応力径路下での破砕実験が可能となった。また、本研究では、様々な土質実験においてよく用いられる豊浦砂を用いて試験を行った。
本研究では平均主応力p＝一定であるπ面上での応力径路の違いによる粒子破砕の進行度について調べた。その結果偏差応力qが大きな影響を与えていることが分かった。pの大きさによって多少異なるが、π面上の三軸伸張から三軸圧縮への方向角が異なると粒子破砕の進展度合いに影響があり、説明変数としてこれらのパラメータを取込む必要性が実験結果から示唆された。
さらにマイクロスコープを用いて破砕前後の粒子形状の測定を行ったところ、凹凸係数ならびに針状比共に応力径路の影響を受けた結果が見られた。そして、粒子破砕量を調べるためにふるい分け試験を行い、土を構成する土粒子径の分布状態を調べた。粒子破砕量と塑性仕事量との関には非常にユニークな関係が見られたが、応力履歴の影響は明確に現れていない。これらの性状を考慮して、粒子破砕量と平均応力ならびに偏差応力との関係実験式を導いた。
また粒子破砕に伴う塑性体積ひずみと粒子破砕量との間には明確な関係があり、塑性体積ひずみ～平均応力ならびに偏差応力との関係も導くことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
三主応力を独立に制御できる高圧圧縮試験機を用いており、様々な任意応力径路下での破砕実験を行うことにより、粒子破砕現象を定量的に評価できる見通しが立ち、当初の計画どおり、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
到達高圧応力状態(平均応力,偏差応力)と粒子破砕量・塑性体積ひずみ・偏差ひずみとの関係は明確にできたので、到達高圧状態に至るまでの応力径路を変えた破砕実験を行うことにより、導いた実験式の汎用性について検討する必要がある。
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| Causes of Carryover |
(理由)学会発表が近場(広島県内)で開催となったため、旅費の残が生じた。
(使用計画)追加実験の実施に必要な人件費・謝金にあてる。
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