| 研究課題/領域番号 |
13650549
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
地盤工学
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
塚本 良道 東京理科大学, 理工学部, 講師 (50253505)
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| 研究分担者 |
黄 永男 基礎地盤コンサルタンツ株式会社, 研究員
石原 研而 中央大学, 理工学部, 教授 (10010662)
中澤 博志 東京理科大学, 理工学部, 助手 (20328561)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2002
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| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2002年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2001年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
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| キーワード | 超音波振動 / 室内三軸試験 / 端面摩擦 / 粒状砂 / 体積収縮 / 圧密 / せん断 / 砂質土 / 粘性土 |
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| 研究概要 |
室内土質試験で最もよく用いられる三軸圧縮試験は、円柱形の土供試体の上下端面をキャップとペデスタルに挟み込み、圧縮荷重にかける。本試験より理想的な土の変形・強度特性を得るには、供試体内部で一様に変形が生じることが求められるが、実際には上下端面で発生する摩擦の影響を受ける。この上下端面の摩擦の影響を最小限に抑えるのに、従来より供試体の高さ/直径の比を2にして試験が行なわれてきた。しかし近年、原位置から不撹乱試料を採取するコストの面から、供試体の高さを短くし供試体の本数を増加させることの有用性が指摘されてきている。
そこで初年度には、さまざまな工学分野で摩擦低減法として利用されてきている超音波振動により、供試体の上下端面の摩擦低減を行なうことが可能かを検討した。実際には、供試体の上下端面に接するキャップとペデスタルに、超音波振動子を装着した三軸試験装置を開発し、供試体の高さ/直径の比を変化させた等方圧密排水・非排水三軸圧縮実験を遂行した。
豊浦砂に対する実験結果からは、以下のような現象が観測され、思うように端面摩擦の除去に至らないことがわかった。(1)圧密時に超音波振動を加えると、予想以上に体積圧縮が生じ粒子構造に撹乱が生じる。(2)排水せん断中に超音波振動を加えると、上記と同様な体積収縮に起因すると思われる、急激なせん断応力の低下が発生する。藤ノ森粘土に対する実験では、上記のような現象は観測されなかったものの、完全に端面摩擦の除去には至らなかった。特に、粒状体の豊浦砂においては、超音波振動が粒子内部構造に思いもよらない影響を与え、大きな体積収縮の発生を引き起こすことがわかってきた。
そこで次年度には視点を変え、超音波振動が飽和砂の圧密とせん断挙動に及ぼす影響を詳細に検討することとした。飽和豊浦砂が、等方圧密時に超音波振動を受けると、地震による砂地盤の液状化により生じる地盤沈下の評価で推定される体積ひずみよりも大きな体積収縮が生じることがわかってきた。これは、超音波振動では振幅が1〜4μmと極端に小さいひずみレベルであるが、液状化時の沈下の評価で推定される数%に及ぶせん断ひずみにより発生するものよりも、大きな体積ひずみが生じることを意味している。また、負の間隙水圧が生じている状態まで非排水せん断を行った後、超音波振動を加えると、正の間隙水圧が生じる状態までせん断応力の減少が生じ、その後供試体から排水を行うと体積収縮が生じることが確認された。以上のような体積収縮に関わる現象を、詳細に検討を行った。
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