飽和粘土の繰返し載荷による変形・強度の劣化現象に関する損傷力学的研究

• 研究課題/領域番号: 60550352
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 基礎・土質工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 松井 保 阪大, 工学部, 教授 (20029143)
• 研究分担者: 阿部 信晴 大阪大学, 工学部, 助教授 (10093361)
• 研究期間 (年度): 1985 – 1986
• 研究課題ステータス: 完了 (1986年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1986年度: 300千円 (直接経費: 300千円); 1985年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
• キーワード: 繰返し載荷 / 飽和粘土 / 変形・強度 / 劣化現象

研究概要

本研究は繰返し載荷を受ける飽和粘土の変形・強度の劣化現象を明らかにするとともに、損傷力学的手法、すなわち、劣化指数[損傷変数]を用いて劣化特性を定量的に評価することを目的として、昭和60,61年の2年間を研究期間として実施された。研究初年度には飽和粘土の繰返し載荷時の劣化現象の把握および劣化指数の選定・評価のために、正規圧密粘土に対する一連の繰返し三軸試験が実施された。また、次年度には過圧密粘土に対する繰返し三軸試験が実施され、過圧密粘土の繰返し載荷時における変形・強度の劣化特性を明らかにするとともに、劣化指数の過圧密粘土に対する適用性が検討された。本研究において明らかにされた点を要約すれば次の通りである。
(1)繰返し載荷時および載荷後の飽和粘土の劣化現象は、変形特性に最も顕著に認められる。したがって、劣化指数として変形係数を用いることが最も妥当であると考えられる。
(2)繰返し載荷時における飽和粘土の変形特性の劣化は、繰返し載荷時のひずみ速度の影響を強く受ける。
(3)非排水繰返し載荷を受けた飽和粘土と、静的応力履歴を受けた過圧密粘土では強度特性について等価性が成立する。しながって、過圧密粘土の非排水強度予測式を用いて非排水繰返し載荷を受けた飽和粘土の非排水強度の劣化を予測することができる。
(4)しかし、強度特性と異なり、変形特性は単に有効応力の低下だけでは説明できず、繰返し載荷による撹乱の影響を大きく受ける。撹乱は主としてひずみ履歴に依存する。その定量的な指数として、損傷力学的な考察にもとづき今回新たな劣化指数を提案した。
(5)以上の知見に基づき、繰返し載荷を受ける飽和粘土の応力-ひずみ予測式を提案し、その妥当性を明らかにした。