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

2000 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) ; 木幡 行宏 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (90215301)
• キーワード: 粗粒土 / 中空ねじり試験 / 三軸試験 / 変形特性 / 局所変位測定 / せん断剛性率 / ヤング率 / ポアソン比

研究概要

前年度に引き続き、砂や砂礫のような粗粒材料の弾性波速度について検討を行った。圧電素子を用いたアクチュエーターを振動源とし、大型角柱供試体(23cmx23cmx57cm)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したP波速度は、豊浦砂の場合には微小振幅の繰返し載荷を行って求めた弾性的なヤング率から換算される値とほぼ整合していた。一方、ポルトガルレキの場合には、最大粒径が12.5mmの場合には両者の差は小さかったが、最大粒径が31.5mmになると、動的なP波速度の実測値は静的な繰返し載荷試験結果から換算した値の約1.6倍であった。これは、最大粒径の大きい砂礫地盤の場合に、原位置での弾性波速度よりヤング率を推定すると、実際よりも過大評価するおそれがあることを意味している。一方で、ヤング率の応力状態依存性については、どちらの評価手法を用いても同様な結果が得られることを示した。
さらに、大型角柱供試体の一対の側面に水平載荷板を設置することにより、水平方向のヤング率を直接測定することができる大型三主応力制御試験システムを、既存の大型三軸試験システムの一部を更新する形で導入した。また、両端を供試体とピン結合させる局所変位計を新たに製作し、これを三角形状に組み合わせることによって、中型の中空円筒供試体(外径20cm,内径16cm,高さ30cm)にねじり力と軸力を載荷した場合の局所ひずみを計測できるシステムを開発した。これらの試験システムの性能に関する基本的な検討を行い、目標とした荷重制御精度とひずみ計測精度が確保されていることを確認した。これらの導入により、粒径の大きい砂礫材料の弾性的変形特性の鉛直・水平異方性と、主応力方向が変化するような荷重条件下における砂の弾性的変形特性の変化について、系統的な実験を実施することが可能となった。

研究成果

• [文献書誌] Koseki,J. ほか: "Change of small strain quasi-elastic deformation properties during undrained cyclic torsional shear and triaxial tests of Toyoura sand"Soils and Foundations. 40・3. 101-110 (2000)
• [文献書誌] Balakrishnaiyer,K.,Koseki,J.: "Modeling of stress-strain relationships of a reconstituted gravel subjected to large cyclic loading"Proc.of 3rd Japan-UK Workshop on Implications of Recent Earthquakes on Seismic Risk. 105-114 (2000)
• [文献書誌] Balakrishnaiyer,K.,古関潤一: "Modified stress-strain state parameter for representing small strain deformation characteristics of dense gravel"第35回地盤工学研究発表会発表講演集. 313-314 (2000)
• [文献書誌] AnhDan,L.Q.,古関潤一,龍岡文夫: "Lower bound stress-strain relationship of gravel"第35回地盤工学研究発表会発表講演集. 315-316 (2000)
• [文献書誌] AnhDan,L.Q.,古関潤一,龍岡文夫: "Creep deformation characteristics of dense gravel"土木学会第55回年次学術講演会講演概要集. 第3部(A). 72-73 (2000)
• [文献書誌] Balakrishnaiyer,K.,古関潤一: "Modified stress-strain state parameters for representing small strain deformation characteristics of granular material under different testing"土木学会第55回年次学術講演会講演概要集. 第3部(A). 22-23 (2000)