2018 Fiscal Year Research-status Report
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18K04349
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
吉嶺 充俊 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 准教授 (80251338)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 一面せん断試験 / 砂 / 定常状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は砂の定常状態における拘束圧と密度の関係を一面せん断試験で求めることを目的としている。一面せん断試験ではせん断に従ってひずみや密度の不均一が生じるので、供試体の密度不均一を把握して、せん断帯内部の密度を測定することが重要である。供試体全体の体積がVaでその平均的な密度がRa=m/Vaであるとき、変形は体積がVbのせん断帯に集中していて、せん断帯の中の密度はRbで均一であると仮定する。また、せん断帯以外の体積Va-Vbの部分では密度が初期値Rcに等しく保たれていると仮定すると、Rc=-Va/Vb)(Ra-Rc)+Rbという関係がある。ここで同じ砂ならばVbは同一であると仮定してRbを求めるという方法を提案した。これまでは標準砂を用いて提案手法の開発を行ってきたが、標準砂は圧縮性が小さいために定常状態における拘束圧が密度に与える影響も非常に小さく、手法の信頼性を明瞭に示すことが困難であった。そこで、標準砂に雲母を混合することによって圧縮性の大きな試料を作成し、これを用いて多様な初期密度と初期拘束圧条件のもとで約120回の一面せん断試験を実施した。そして既往の雲母混じり砂の三軸圧縮試験結果と比較することにより、提案手法の有効性を確かめた。
一面せん断試験による定常状態との比較・検証のために、三軸圧縮試験と単純せん断試験を計画している。供試体の密度不均一（体積Vbのせん断帯の発生）には砂試料の粒径が大きく影響することから、粒径が異なる４種類の珪砂の試料を準備し、それらの定常状態特性を三軸圧縮試験によって詳細に調べた。同じ試料を用いた一面せん断試験は次年度に実施することとしたが、せん断帯を直接観察するための分割式せん断箱の設計を行った。また、当初は次年度に計画されていた単純せん断試験装置のためのトルク荷重計の購入を前倒して行い、単純せん断試験も開始している。
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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
圧縮性の大きな試料を用いて一面せん断試験を実施したことにより、提案手法の妥当性はほぼ確証できたと考えている。一面せん断試験で供試体の断面を観察するための分割可能なせん断箱の製作を次年度としたが、メーカーとも打ち合わせの上、詳細な設計と加工図の作成は完了した。来年度には粒度の異なる砂を用いた実験を行う予定であるが、その比較実験となる三軸圧縮試験を完全に実施し、もう一つの比較実験として予定している単純せん断試験のための試験装置整備についても次年度の予定を前倒しして実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
土の一面せん断試験では供試体の変形が不均一であるため密度変化を定量的に把握する手法を開発する必要がある。粒径が異なる４種類の珪砂について、様々な初期密度、供試体高さ、拘束圧条件の組み合わせで一面せん断試験を行い、定常状態密度評価の高度化と信頼性向上を図る。これとあわせて、せん断後の供試体断面を観察し、供試体の不均一な変形におよぼす試料の粒径、供試体の高さ、密度、拘束圧の影響が仮定したものと定性的に矛盾していないかを調べる。そのための分割機能付きせん断箱を製作する。一面せん断試験と同じ試料を用いた一面せん断試験以外の試験との比較を行うことも提案手法の妥当性と普遍性を検証する上で重要である。比較対象とする非排水三軸圧縮試験はすでに実施済みであるが、一面せん断試験とほぼ同一の主応力条件での試験が可能な単純せん断試験も実施して比較検討することにより、特別な装置でなく標準仕様の一面せん断試験装置を用いて高い利便性と実用性を持ちつつ信頼性の優れた砂の定常状態を評価できる方法を提案する。研究成果は国内外の学会などで随時に発表していくとともに、論文にまとめて学術雑誌に投稿する。
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| Causes of Carryover |
一面せん断試験で供試体の断面を観察するための分割可能なせん断箱の製作を次年度としたが、メーカーとも打ち合わせの上、詳細な設計と加工図の作成は完了したので、次年度に速やかに使用する予定である。
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Research Products
(5 results)
