| 研究概要 |
ショベル、バックホウ、クラムシェル等にみられるように、実際の建設機械の掘削機構は、掘削深さの変化する非定常掘削が多くを占めている。そこで本研究では、軟岩を対象とした非定常掘削実験を行い、基礎的な解析・考察を加えた。種々の実験結果を基礎として、まず,刃先作用力と刃先の変位の関係を総合的に評価し,次にこれらの結果に基づき刃先作用力と掘削土量について解析を展開した。また、弾塑性構成式に基づく大変形有限要素解析を実施し、実測値との整合性や刃先周辺岩盤の破壊パターンなどについて検討した。最終的には、現在稼動している実機へ以上の実験・解析より得られた関係諸式を適用し、実験の妥当性を確かめた。本研究で用いたパラメータは、すくい角、掘削距離、鉛直貫入力、軟岩のせん断強度であるが、このうち、すくい角、掘削距離、鉛直貫入力は、掘削機械のディメンジョンで定まるものである。よって、(1)軟岩の力学特性が得られれば掘削抵抗および刃先の軌跡が算出できる実験式とプログラムを確立すること、同時に、(2)それらが実機に対して有益な設計指針を与えるものであるか否かを確認することが本研究の主要な目的であった。実験で用いる軟岩は、本来なら天然のものを現場から採取してくるのが最良であるが、自然に存在する軟岩は様々な物理的および化学的作用を受け、亀裂・層理等が存在するため、基礎的な掘削実験には好ましくない。そこで、本研究は亀裂・層理等のない軟岩供試体を設計・製作し実験を行った。
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