粘性土の温度・時間依存構成式に関する基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 10650485
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 地盤工学
• 研究機関: 鳥取大学
• 研究代表者: 清水 正喜 (清水 正善) 鳥取大学, 工学部, 助教授 (00115859)
• 研究期間 (年度): 1998 – 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円); 2000年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 1999年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 1998年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
• キーワード: 温度 / 粘性土 / 時間効果 / 圧密 / 構成式 / 熱膨張 / 土粒子密度 / 定ひずみ速度圧密 / 二次圧密

研究概要

一次元圧縮状態における粘性土の温度・時間依存的挙動を実験的に調べた.温度依存的挙動はある荷重の下で温度を変化させる実験を通して,速度依存的挙動は圧縮速度を変えて行った定ひずみ速度圧密試験を通して考察した.
温度を常温から80℃程度の高温までで変化させたときの挙動における土粒子の熱膨張の影響を定量的に評価した.土粒子の熱膨張率は土粒子密度の温度依存性から評価した.方法の妥当性を熱膨張率が既知の金属材料を用いて長さ測定と密度測定から熱膨張率を決定し比較することによって検討した.密度測定から熱膨張率を測定する方法が精度的に妥当な結果を与えることが分かった.
二次圧密によって生じる間隙比の変化を温度上昇によって生ぜしめる場合,二次圧密時間と温度変化量の関係を理論的に導き,実粘土試料に対してその関係を提示した.同関係において粘土粒子の熱膨張率の影響を考慮すると加熱による二次圧密促進効果が大きく評価されることが分かった.
定ひずみ速度圧密試験結果に既存の整理法を適用して決定される試料の構成的性質は,圧密理論および整理法に含まれた仮定のため,真の性質ではない.そこで同試験の結果から試料の真の構成関係を次の手順で求めた.試験結果に整理法を適用して仮の構成的性質を求め,それから仮の構成モデルを作る,仮の構成モデルを用いて有限変形有限要素解析によって定ひずみ速度圧密試験を模擬する,数値解析の結果と実際の試験結果を比較して,差がある基準値より大きなときには構成モデルを修正する.構成モデルは筆者が開発した弾塑性モデルである.この手続きによって,東京湾泥の練り返し再圧密試料の構成モデルパラメータに及ぼす圧縮速度の影響を評価した.
本研究では一般応力状態における温度・時間依存的構成関係について成果を出すには至らなかった.今後の課題としたい.

研究成果

• [文献書誌] Masayoshi SHIMIZU: "Technical problems in the one-dimensional consolidation of cohesive soils under varying temperature"Proceedings of the 9th International Polar and Offshore Engineering Conference,Int.Soc.of Polar and Offshore Eng.. Vol.1. 510-513 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,今村乗仁: "定ひずみ速度圧密試験における計測データの吟味方法"鳥取大学工学部研究報告. Vol.31,No.1. 45-50 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,田中淳: "粘性土の温度変化時の圧縮特性評価における土粒子の熱膨張の影響"地盤工学会中国支部論文報告集「地盤と建設」. Vol.18,No.1. 67-73 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] SHIMIZU,M.and Imamura,J.: "Method of examining data measured in the constant-rate-of-strain consolidation test"Proceedings of the 11th International Polar and Offshore Engineering Conference, International Society of Polar and Offshore Engineering. Vol.1(印刷中). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,田中淳: "粘土粒子の熱膨張率の測定とその精度評価"土木学会中国支部第51回研究発表会講演概要集. 421-422 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,今村乗仁: "定ひずみ速度圧密試験の圧縮速度依存性に関する研究"土木学会中国支部第51回研究発表会講演概要集. 415-416 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,田中淳,今村乗仁: "粘土の1次元圧縮挙動における温度・時間効果-土粒子の熱膨張の影響-"土木学会第54回年次学術講演会講演概要集. III-1. 380-381 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,田中淳: "粘性土の一次元圧縮挙動における温度・時間効果の定量的評価"第35回地盤工学研究発表会講演発表集. A. 713-714 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,田中淳: "粘性土の1次元圧縮挙動における温度・時間効果の定量的評価"第36回地盤工学研究発表会講演発表集. A(印刷中). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,今村乗仁: "定ひずみ速度圧密試験に基づいた真の構成関係の推定と圧縮速度の影響"第36回地盤工学研究発表会. (印刷中). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 清水正喜,今村乗仁: "定ひずみ速度圧密試験における計測データの吟味方法"土木学会第55回年次学術講演会講演概要集. III. A172 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.: "Technical problems in the one-dimensional consolidation of cohesive soils under varying temperature"Proceedings of the 9th International Polar and Offshore Engineering Conference, Int. Soc. of Polar and Offshore Eng.. Vol.1. 510-513 (1998)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Imamura, J.: "Method of selecting data in the constant-rate-of-strain consolidation test (in Japanese)"Report of Faculty of Engineering, Tottori University. 31-1. 45-50 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Tanaka, J.: "Effects of the thermal expansion of soil grains in assessing the deformation due to temperature change for cohesive soils (in Japanese)"Journal of Chugoku Branch of Japanese Geotechnical Society. 18-1. 67-73 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Imamura, J.: "Method of examining data measured in the constant-rate-of-strain consolidation test"Proceedings of the 11th International Polar and Offshore Engineering Conference, International Society of Polar and Offshore Engineering. Vol.1(in press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Tanaka, J.: "the measurement of thermal expansion of clay particles and assessment of its accuracy (in Japanese)"Proceedings of the 51st Research Conference of Chugoku Regional Society of Civil Engineering. 421-422 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Imamura, J.: "Study on the compression rate dependence of the constant-rate-of-strain consolidation test (in Japanese)"Proceedings of the 51st Research Conference of Chugoku Regional Society of Civil Engineering. 415-416 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M., Tanaka, J.and Imamura, J.: "Temperature and time effects on the one-dimensional compression behavior of clays-effects of thermal expansion of soil particles- (in Japanese)"Proceedings of the 54th National Conference of Japanese Society of Civil Engineers. III-1. 380-381 (1999)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Tanaka, J.: "Quantitative assessment of temperature and time effects in the one-dimensional compression behavior of clays (in Japanese)"Proceedings of the 35th Conference on Geotechnical Engineering, Japanese Geotechnical Society. Vol.A. 713-714 (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Imamura, J.: "A method of examining measured data in constant-rate-of-strain consolidation tests (in Japanese)"Proceedings of the 55th National Conference of Japanese Society of Civil Engineers. IIIA172. (2000)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Tanaka, J.: "Quantitative evaluation of temperature and time effects in the one-dimensional consolidation behavior of clays (in Japanese)"Proceedings of the 36th Conference on Geotechnical Engineering, Japanese Geotechnical Society. (in press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shimizu, M.and Imamura, J.: "A method of estimating the constitutive properties based on constant-rate-of-strain consolidation test and the evaluation of rate effects (in Japanese)"Proceedings of the 36th Conference on Geotechnical Engineering, Japanese Geotechnical Society. (in press). (2001)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masayoshi SHIMIZU and Joji IMAMURA: "Method of examining data measured in the constant-rate-of-strain consolidation test"Proceedings of the 11th International Offshore and Polar Engineering Conference. Vol.1(印刷中). (2001)
• [文献書誌] 清水正喜,田中淳: "粘性土の温度変化時の圧縮特性評価における土粒子の熱膨張の影響"地盤工学会中国支部論文報告集「地盤と建設」. 18・1(印刷中). (2001)
• [文献書誌] 清水正喜,今村乗仁: "定ひずみ速度圧密試験に基づいた真の構成関係の推定と圧縮速度の影響"第36回地盤工学研究発表会講演集. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] 清水正喜,田中淳: "粘性土の一次元圧縮挙動における温度・時間効果の定量的評価"第36回地盤工学研究発表会講演集. (印刷中). (2001)
• [文献書誌] 清水正喜,今村乗仁: "定ひずみ速度圧密試験における計測データの吟味方法"鳥取大学工学部研究報告. 31・1. 45-50 (2000)
• [文献書誌] Masayoshi SHIMIZU: "Technical problems in the one-dimensional consolidation of cohesive soils under varying temperature"Proceeding of the 9th International Polar and Offshore Engineering Conference. 1. 510-513 (1999)
• [文献書誌] 清水正善,田中淳,今村乗仁: "粘土の1次元圧縮挙動における温度・時間効果-土粒子の熱膨張の影響-"土木学会平成11年度年次学術講演会講演概要集. III-1. 380-381 (1999)
• [文献書誌] 清水正善,田中淳: "粘性土の1次元圧縮挙動における温度・時間効果の定量的評価"第35回地盤工学研究発表会. (発表予定)(未定). (2000)
• [文献書誌] Masayoshi SHIMIZU: "Technical problems in the one-dimensional consolidation of cohesive soils under varying temperature" Proceeding of the 9th International Polar and Offshore Engineering Conference. Vol.1(未定). (1999)