土の微小変形機構に着目した土質力学の再構築に関する総合研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08305016
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 東畑 郁生 東京大学, 工学系研究科, 教授 (20155500)
• 研究分担者: 土田 孝 運輸省, 港湾技術研究所, 室長 ; 風間 秀彦 埼玉大学, 工学部, 講師 (40008868) ; 赤木 寛一 早稲田大学, 理工学部, 教授 (30150965) ; 福江 正治 東海大学, 海洋学部, 教授 (40119699) ; 足立 格一郎 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (70184182)
• キーワード: 粘土 / 高温圧密 / 年代効果 / せん断

研究概要

分担に従い以下のような研究を行なった。
温度効果を受けた粘土の圧密特性を調べるため、岡山の粘土と沖縄の泥岩を使い、高温状態で圧密試験を実施した。高温状態に粘土鉱物をさらすことにより、試料は擬似的な過圧密挙動を示した。加熱後に冷却してから試験をを行なった場合、もしくはきわめて長期にわたる圧密を行なった場合に、この挙動は著しくなった。このようなことから粘土の年代効果を加熱によって促進できることが推定された。
粘土の電子顕微鏡写真を撮影して画像解析を試みた。撹乱した試料に比べて不撹乱試料で特に、粒子塊の配向構造が発達していた。また粘土を凍結させた2のち徐々に昇温し、吸収させる熱エネルギーを計測した。間隙水が融解する温度のほかに、やや低めの温度でるエネルギー吸収がみられ、これは吸着水の融解とみられる。さらに倍率を上げると個々の粒子も観察できた。撹乱したものに比べ、不撹乱試料あるいは高温圧密した試料では、大きな粒子の形成や粒子構造の発達が観察され、加熱が年代効果と共通な効果を持つことがうかがえた。
上記のような擬似過圧密効果は粘土粒子間のセメンテーション発達によるものではないか、と考え、人工的にセメンテーションを起こさせて粘土の挙動を観察した。固化材を添加すると、圧密の初期から含水比が低下し、材齢とともに強度が増加する。しかし圧密降伏強度を越えるくらいの荷重を加えて後せん断すると、材齢によらず強度は一定になった。常温試料より高温試料の方がせん断時の降伏が明瞭であった。そしてセメンテーションの発達と過圧密とは、粘土の挙動に及ぼす影響が類似していた。
電気伝導度の大きさや異方性から粘土構造の形成を推定する試みを行なった。含水比が塑性限界を越えるあたりで著しい伝導度変化が起こることから、伝導に寄与するのは吸着水であろう、と推定した。
ヘドロの沈降圧密実験では、凝集材の添加量に最適値があり、多すぎるとむしろ妨げになった。また凝集によって堆積物の透水性が上昇した。

研究成果

• [文献書誌] 足立格一郎,小林亮,村上睦,今村佐紀子: "加圧ドレーン圧密が粘性土の圧密変形挙動に与える影響" 第32回地盤工学研究表会. 379-380 (1997)
• [文献書誌] 足立格一郎,荒木大介,森芳樹: "高温環境がせん断強さのひずみ速度依存性に与える影響とその背景・高温環境と土-粘土の微視構造から廃棄物の地中処分問題まで" シンポジウム発表論文集. 179-184 (1997)
• [文献書誌] 藤原東雄,上俊二,勝村雅子,出尾陽一: "高温環境と土〜粘土の微視構造から廃棄物の地中処分問題まで" シンポジウム発表論文集. 159-166 (1997)
• [文献書誌] 佐藤治夫,福江正治,中村隆昭,加藤義久,山元敬豊: "炭酸塩からみた大阪湾の堆積状況" 第32回地盤工学研究発表会,平成9年度発表講演集. 2冊分の1. 331-332 (1997)
• [文献書誌] 清水正喜: "飽和土の質量平衡式の混合体理論による定式化" 地盤と建設,地盤工学会中国支部論文報告集. Vol.15 (印刷中). (1998)
• [文献書誌] H.Akagi and K.Komiya: "Finite element anolyses of the interaction of a pair of shield tunnells" Proc.14th ICSMFE. 1449-1452