超広範囲なひずみ速度における地盤材料の変形係数

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08875091
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 龍岡 文夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70111565)
• 研究分担者: 佐藤 剛司 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30092224) ; 小高 猛司 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00252271) ; 吉嶺 充俊 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (80251338) ; 古関 潤一 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30272511) ; 東畑 郁生 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20155500)
• キーワード: 地盤材料 / 自動軸載荷制御 / ACサーボモータ / ひずみ速度 / クリープ / リラクゼーション / 三要素モデル

研究概要

研究は、次の四つの段階で行った。
1.三軸試験用の、非常に広範囲なひずみ速度を任意に変化でき、かつ載荷方向も瞬時に反転できる軸載荷装置を開発した。これは、二重電磁クラッチ式ギヤ式軸載荷装置の駆動源としてACサーボモータを用いるものであり、当面10^<-4>〜10^<-1>mm/分の範囲での載荷ができ、マイコン制御で任意の載荷状態でのクリープ、リラクゼーション試験、応力経路制御が出来るシステムを完成した。
2.上記装置を用いて、広範囲の種類の地盤材料(貧配合の砂、良配合の砂、良配合の礫、粘土、堆積軟岩、セメント改良砂)を用いたクリープ・リラクゼーション試験、ひずみ速度を変化させた単調載荷試験、繰返し載荷試験を行った。
3.a)10^<-5>の微小ひずみ振幅での繰返し載荷における疑似弾性変形特性と減衰率のひずみ速度依存性を調べた。その結果、ひずみ速度が増加すると疑似弾性変形特性は増加し減衰率は低下する傾向にあるが、ひずみ速度が増加するとその変化が頭打ちになり、弾性上限状態の存在を示唆する結果を得た。一方、ひずみ速度が減少すると、一貫して疑似弾性変形特性は減少し減衰率は増加するが、更にひずみ速度が減少すると減少率は再減少する傾向があった。
b)クリープ変形後は異動硬化則のため再び弾性域が発達史、変形係数に及ぼすひずみ速度が影響減少すること、除荷後は弾性余効が生じること、除荷過程でのひずみ速度の影響は弾性余効と関連していること、を見いだした。
これらの、変形係数のひずみ速度依存性とクリープ特性、リラクゼーション特性に関する実験結果を、三要素モデル(フォークトモデルと弾性要素の直列)で理論的に統一して説明することを試みた。

研究成果

• [文献書誌] Hoque,E.,Tatsuoka,F.and Sato,T.: "Measuring anisotropic elastic properties of sand using a large triaxial specimen" Geotechnical Testing Journal. Vol.19,No.4. 411-420 (1996)
• [文献書誌] Di Benedetto,H.and Tatsuoka,F.: "Small strain behaviour of geomaterials : modelling of strain effects" Soils and Foundations. Vol.37,No.1. (1997)
• [文献書誌] Hayano,K.,Sato,T.and Tatsuoka,F.: "Deformation characteristics of a sedimentary softrock from triaxial cz xcadCSXVFzasts rectangular prism specimens" Ceotechinique,Special Issue,Symposium In Print. (1997)
• [文献書誌] 天谷宗徳,濱谷正司,佐藤剛司,古関,潤一: "三軸載荷装置システムにおけるACサーボモータの利用" 第31回地盤工学研究発表会. Vol.31,No.1. (1997)
• [文献書誌] 佐藤剛司,松本正士,龍岡文夫: "軟岩のクリープ試験法の開発" 第31回地盤工学研究発表会. Vol.31,No.1. (1997)
• [文献書誌] 松本正士,佐藤剛司,龍岡文夫: "堆積泥岩の変形係数に及ぼすクリープ履歴およびひずみ速度の影響" 第31回地盤工学研究発表会. Vol.31,No.1. (1997)