応力とひずみの広範囲な三次元条件下における粗粒材料の変形・強度特性の研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450176
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 古関 潤一 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (30272511)
• 研究分担者: 早野 公敏 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40302632) ; 佐藤 剛司 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (30092224) ; 龍岡 文夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70111565)
• キーワード: 粗粒土 / 締固め / 三軸試験 / 変形特性 / 拘束圧 / 局所変位測定 / ヤング率 / ポアソン比

研究概要

前年度に引き続き、良く締固めた千葉レキの大型角柱供試体(23cm×23cm×57cm)を用いて最大900kPa程度の拘束圧力下で排水繰返し三軸試験を実施し、水平応力一定、鉛直応力一定、あるいは平均応力を一定に保った場合の応力ひずみ関係に及ぼす応力経路の影響を明らかにし、得られた結果を統一的にモデル化する手法について検討した。動員された内部摩擦角とせん断ひずみの塑性成分の関係は応力経路により異なったため、前者をその時点における応力状態の関数としてのピーク強度で正規化し、後者もせん断弾性係数等で正規化することにより、応力経路に依存しない関係が得られることを示した。
また、上記の試験で得られた大振幅の繰返し載荷時における変形挙動のモデル化について検討を行った。Masingの第2法則よりも一般性のある"Proportional rule"と呼ばれる履歴法則を適用し、ひずみの発生量に応じて応力ひずみ関係の骨格曲線の原点をシフトさせる"Drag rule"と呼ばれる手法もあわせて適用することによって、繰返し載荷時の応力ひずみ関係を適切に評価できることを示した。
さらに、同様な供試体を用いて、クリープ試験やひずみ速度を変えた一連の三軸試験を実施し、時間効果が変形特性に及ぼす影響について検討した。
上記の各三軸試験に加えて、良く締固めた砂礫のような硬質な供試体の弾性波速度を測定する手法について基礎的な検討を実施した。圧電素子を用いたアクチュエーターを振動源とし、供試体の側面に貼り付けた超小型の加速度計を用いて多点間で計測することにより、P波およびS波速度の分布や異方性を評価できることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Santucci de Magistris,F. ほか: "A triaxial testing system to evaluate stress-strain behaviour of soils for wide range of strain and strain rate"Geotechnical Testing Journal. Vol.22. 44-60 (1999)
• [文献書誌] Koseki,J.,Balakrishnaiyer,K. ほか: "Large scale triaxial tests on elastic properties of undisturbed gravel containing fines"Proc.of 2nd International Symposium on Pre-failure Deformation Characteristics of Geomaterials. Vol.1. 423-430 (1999)
• [文献書誌] Ogata,T.,Kurachi,Y. ほか: "In-situ horizontal loading tests on gravelly subsoil and their numerical simulations"Proc.of 2nd International Symposium on Pre-failure Deformation Characteristics of Geomaterials. Vol.1. 379-386 (1999)
• [文献書誌] 緒方辰男,倉知禎直,古関潤一: "地盤変形特性の応力・ひずみレベル依存性を考慮した水平地盤反力係数の載荷幅依存性"土木学会論文集. No.631/I II-48. 371-381 (1999)
• [文献書誌] Dan,L.Q.A.,龍岡文夫,古関潤一: "Discussion on the state parameter for gravel"土木学会第54回年次学術講演会講演概要集. 第3部(A). 60-61 (1999)
• [文献書誌] Balakrishnaiyer,K,古関潤一: "Modeling of cyclic stress-strain relationships of a densely compacted gravel"土木学会第54回年次学術講演会講演概要集. 第3部(A). 62-63 (1999)