各種土質材料の広範囲のひずみレベルにおける静的及び動的変形特性の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02452196
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 龍岡 文夫 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (70111565)
• 研究分担者: 佐藤 剛司 東京大学, 生産技術研究所, 教務職員 (30092224) ; 澁谷 啓 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00206153)
• キーワード: 微小ひずみ変形係数 / 弾性特性 / 三軸試験 / 平面ひずみ圧縮試験 / ねじり単純せん断試験 / 変形係数のひずみレベル依存性 / せん断弾性波速度 / 孔内載荷試験

研究概要

広範囲な種類の土質材料の変形特性を原位置試験結果から推定する方法の確立を目標にして、以下の諸点を明らかにした。
(1)三軸試験・平面ひずみ圧縮試験・ねじり単純せん断試験で、0.0001%以下の微小ひずみから破壊が生じる10%程度の広範囲なひずみレベルでの変形係数を連続測定する実験手法を開発した。特に、三軸試験・平面ひずみ圧縮試験において供試体上下端面での変形誤差の無い「供試体側面で軸圧縮を測定する方法」や、弾性特性を正確に判定する方法として、変位制御静的試験中の任意の段階で、一定のひずみ速度で0.001%のひずみ振幅の繰返し載荷を正確に加える方法を開発した。
(2)海性粘性土・カオリン、各種砂・礫、セメント改良砂質土、各種堆積軟岩の系統的試験を行った。セメンテイションのある場合は大略0.005%以下、セメンテイションの無い場合は0.001%以下の微小ひずみレベルで線形弾性挙動を示し、弾性変形係数は載荷方法(単調・繰返し載荷、動的載荷)、圧密応力比、載荷速度に殆ど依存しないことが分かった。
(3)原位置から採取した各種の粘性土と堆積軟岩の室内試験で求めた微小ひずみレベルでの変形係数E_<max>は、原位置せん断弾性波速度から求めた弾性係数E_fとほぼ一致した。また、孔内載荷試験から求めた変形係数はE_<max>よりも遥かに大きい(10〜50倍)が、ひずみレベルを一致させて比軟すると、三軸試験で求めた変形係数とほぼ一致することが分かった。
(3)砂を用いた三軸試験とねじりせん断試験で、繰返し載荷・過圧密・大きなひずみレベルでの繰返し載荷履歴の変形係数に及ぼす影響を調べた結果、0.001%以下での微小ひずみレベルでの変形係数はこれらの影響を殆ど受けないことが分かった。一方、塑性ひずみ特性はこれらの要因の影響を大きく受けるので、E_<max>(あるいは、初期せん断剛性率G_<max>)と塑性変形特性(液状化強度特性を含む)とは一義的相関が無い。

研究成果

• [文献書誌] Tatsuoka,F,Shibuya,S.and Teachavorasinskun,S.: "Discussion on the Paper by Bolton and Wilson" Geotechnique. 40. 659-664 (1990)
• [文献書誌] Teachavorasinskun,S.,Shibuya,S.and Tatsuoka,F.: "Stiffness of sands in monotonic and cyclic loading in simple shear" Proc.of Geotechnical Engineering Congress,American Society of Civil Engineers,Denver. (1991)
• [文献書誌] Teachavorasinskun,S.,Shibuya,S.and Tatsuoka,F.: "Stiffness and damping of sands in torsion shear" Proc.of Second International Conference on Recent Advances in Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics,March. 1. 103-110 (1991)
• [文献書誌] Shibuya,S.,Tatsuoka,F.,Abe,F.,Teachavorasinskun,S.and Park CーS.: "Elastic properties of granular materials measured in the laboratory" Proc.of 10th European Regional Conference on lnternational Society on Soil Mechanics and Foundation Engineering,May,Florence. (1991)
• [文献書誌] Goto,S.,Tatsuoka,F.,Shibuya,S.,Kim,YーS.and Sato,T.: "A simple gauge for local small strain measurements in the laboratory" Soils and Foundations. (1991)
• [文献書誌] Shibuya,S.,Tatsuoka,F.,Abe,F.,Kim,YーS.,Park CーS.and Mukabi,J.N.: "A new look at stressーstrain relation of soils and soft rocks" Proc.of 9th Asian Regional Conference on International Society on Soil Mechanics and Foundation Engineering,December,Bangkok. (1991)