スレーキング現象の数値モデルによる記述と泥岩盛土の沈下安定性低下メカニズムの解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14822
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 酒井 崇之 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20773592)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 泥岩 / スレーキング / 締固め / 盛土

Outline of Annual Research Achievements

2021年度は、2020年度と異なるスレーキング特性を持つ泥岩や、粒度の異なる泥岩に対して実験を進めた。その結果、膨潤性鉱物を有していなくてもスレーキング進行する可能性があることを示した。ただし、膨潤性鉱物を有している方がスレーキング率が高い。また、そのような泥岩であっても粒度が異なると、同様に圧縮線が異なることが示され、弾塑性パラメータを変化させることにより、この違いを表現できることを示した。
締め固めた後に荷重を与えない状態で乾湿を与えて作製した供試体に対して、圧密非排水三軸圧縮試験を実施した。乾湿により若干粒度は変化し、非排水せん断強度は低下するケースも見られた。これらの結果を弾塑性構成則SYS Cam-clay modelにより再現することで、粒度が大きく変化しない場合については、弾塑性パラメータを変化させる必要はなく，その土が持つ骨格構造の違いのみで表現できることが示された。
また、泥岩盛土安定性の向上方法として、置換押え盛土工法を提案し、数値解析によりその効果を検証した。その結果、置換押え盛土工法は、耐震性向上に対して非常に効果的な工法であることが示すことができた。押え盛土の高さを大きくすると、その効果が顕著になり、法肩の変位はおよそ半分程度にまで抑えることができた。その耐震性向上の理由としては、応力比の低下や平均有効応力の上昇、地震中における過圧密比の増加などが挙げられる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

実験については、概ね予定通り進捗した。また、二重構造の違いをマルチスケールモデルを用いて表現する予定であったが、構成則の改良のみで表現できる。そのため、マルチスケールモデルの導入はしないことにした。膨潤性鉱物の効果を構成則に導入する方法については、既に実施済である。また、盛土の安定性を向上する工法についても十分検討ができたことから、おおむね順調に研究が進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

2021年度と同様に、泥岩の二重構造の違いを考慮した構成則の作成を進めていくのと同時に、置換・押え盛土工法を適用した盛土に対する地震応答解析も併せて実施していく。この耐震性向上の方法は、泥岩盛土だけではなく、普通の土に対しても適用可能な方法を考えており、応募時よりもより広範囲に適用できる工法であると言える。
スレーキング現象に関しては、現象として捉えることはまだできていないものの、スレーキング現象が起きた結果、泥岩の安定性が低下する原因については、数値解析的に考察できているため、この原因について研究を進めていきたいと考えている。