2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on effects of slaking on seismic behaviour of embankments including mudstones and their soundness evaluation indexes
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19K15083
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
榎本 忠夫 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (70727180)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 泥岩 / スレーキング / 三軸液状化試験 / S波速度 / 剛性 / 骨格構造の劣化メカニズム / 非排水三軸圧縮試験 / 一次元圧縮試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年度は計画通り4系統の実験を行った。
シリーズ1：粒径0.85～2mmを主体とする砂と泥岩粒子を混合した泥岩含有率Mc=0,2,5,10,20,30,50%の試料を用い、液状化挙動に対する供試体密度の影響を三軸試験により調査した。その結果、間隙比の減少に伴いMc≦10%では液状化に達するまでの繰返し回数Ncが大きく増加するが、Mc≧20%ではNcがほとんど変化しないことを示した。
シリーズ2：Mc=30%の供試体に対して圧密後に乾湿繰返し作用を与えることで泥岩粒子のスレーキングを進行させた上で、三軸液状化試験を行った。各作用の終了時には、S波速度の計測と微小繰返し載荷を行うことで剛性を評価した。その結果、①スレーキングの進行により供試体密度は増加するにもかかわらず、乾湿繰返しを与えない供試体に比べてNcが減少する傾向にある、②乾燥過程では高密度化の影響により初期状態より剛性が増加する傾向にあるが、間隙比関数を用いることでスレーキングによる骨格構造の劣化を表現できる可能性があることを示した。
シリーズ3：シリーズ1と同一の試料を用いて、液状化履歴を与えた供試体と与えない供試体に対して非排水三軸圧縮試験を行った。その結果、①両者の強度は液状化強度と同様にMc=20%にて最小となりMc≧30%では増加する傾向にある、②液状化後の強度残存率も①と同様な挙動を示しMc=20%では約3割になることを示した。
シリーズ4：直径4～5mmのガラスビーズと泥岩粒子を混合したMc=20,40%の試料を用いて、アクリル面を有する角柱モールド内に間隙比一定の供試体を作製し、一次元圧縮下で乾湿繰返し作用を与えた。その結果、細粒化した泥岩粒子がガラスビーズの間隙に入る様子やガラスビーズの移動が確認でき、同じMcでも泥岩粒子が層状をなす場合よりも点在する場合の方が高い圧縮性を示すことを明らかにした。
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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
2021年度は計画通り4系統の室内試験を行うことができ、多くの知見を得ることができた。
シリーズ1では、昨年度の成果の再現性を確認するとともに当該成果に及ぼす供試体密度の影響を調査するため、昨年度と同一の試料・手法を用いて三軸液状化試験を行った。その結果、泥岩粒子を一定量以上含んでいる砂はその挙動が泥岩粒子に支配されるようになるため、密度が増加しても液状化強度にはほとんど影響がないことを明らかにした。これは通常の砂質土とは大きく異なる性質であり、泥岩の新たな工学的課題を提示したと考えられる。
シリーズ2では、スレーキングの進行が泥岩粒子を含む砂の液状化強度や剛性に及ぼす影響を明らかにするため、圧密後の供試体に乾湿繰返し作用を与えた後、三軸液状化試験を行った。スレーキングの進行により骨格構造は劣化するものの密度は増大していくため、泥岩を含む盛土の健全度評価指標として剛性やS波速度を用いる際は、スレーキングの進行に伴う高密度化の影響を補正する必要があるという有用な知見を得た。
シリーズ3では、非排水せん断挙動に及ぼす液状化履歴の影響を調査した結果、泥岩粒子を含む砂の液状化後の強度低下率は最大で約7割に及ぶことを明らかにした。この結果から、泥岩粒子を含む盛土が液状化した場合には自重に起因する流動崩壊が生じる危険性があると考えられる。
シリーズ4では、スレーキングの進行に伴う骨格構造の劣化メカニズムを明らかにするために昨年度に実施した泥岩粒子の細粒化過程の可視化における課題を解決した。円筒モールドでは写真の歪みが大きくなってしまうためアクリル板を通した観察が可能な角柱モールドを新たに製作し、昨年度よりも1mm程度大きい粒子と解像度の高いカメラを実験に用いることで、当該メカニズムの一端を解明することに成功した。
以上のように、実験は概ね計画通りに進み、学術的価値の高い成果を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画では本研究は2021年度にて終了する予定であったが、3年間にわたる研究成果を総合的に取りまとめ査読付き論文への発表等を積極的に行うため、研究期間を1年延長することとした。
本研究で得られた成果については英語による論文として取りまとめ、2022年度前半に国際論文誌に投稿する。また、盛土表層等の実環境下におけるスレーキング現象を再現する目的で、NEXCOによる促進スレーキング試験に準拠し37.5～19mm程度の粒径を有する泥岩粒子を準備し、屋外にて1年程度の暴露試験を実施する。試験期間中は降雨量も測定し、当該粒子の細粒化過程を観察することに加え、定期的に粒度分析も実施する。
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