固結力を有する地盤材料の三次元条件下における変形・強度特性

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11750435
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 早野 公敏 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (40302632)
• キーワード: 三主応力制御試験装置 / 堆積軟岩 / 固有異方性 / 応力状態誘導異方性 / 非線形変形特性 / ヤング率 / ポアソン比 / 摩擦

研究概要

構造物基礎の支持地盤の変形量を正確に予測するうえで、地盤の異方性がしばしば問題となる。本研究では異方性の評価に、高精度にひずみを測定できる角柱供試体を用いた三主応力制御試験装置が有効であることを示した。しかし、正確な三次元変形特性を評価するためには、鉛直・水平方向の載荷板と供試体の間に摩擦軽減層を設けて過剰な摩擦力が生じないように実施する必要があることが分かった。
堆積軟岩を対象とした試験結果から微小ひずみレベルにおける弾性変形特性として次の点が明らかになった。対象とした2種類の試料は、原位置上載圧で等方圧密するとヤング率について顕著な固有異方性を示さなかった。すなわち原地盤の鉛直方向と水平方向のヤング率にあまり違いがない。これは、ひずみを載荷軸やキャップの変位から求めている従来の三軸圧縮試験によりしばしば得られる結果と異なる傾向である。しかし応力状態が変化すると、弾性変形特性は応力状態誘導異方性を示した。その結果は、ある方向Aに生じる直ひずみ増分dε_Aから定義するヤング率E_Aは、その方向に作用する直応力σ'_Aに基本的に依存すると考えると合理的に説明できる。すなわちE_A=f(σ'_A),E_B=f(σ'_B)のように表されることが明らかになった。一方でポアソン比は、軸対称の側圧一定下(σ'_x=σ'_y)では応力比σ'_z/σ'_xの増加とともに、ポアソン比ν_<zy>=-dε_y/dε_z,ν_<zx>=-dε_x/dε_zはやや増加傾向にあり、ν_<yz>=-dε_z/dε_yはやや減少傾向を示した。
またひずみレベルが微小ひずみレベルより大きくなると、ヤング率と同様にポアソン比も非線形変形特性を示すことを明らかにした。これは局所的に高精度なひずみを測定して得られた知見である。従来の間接的測定な方法でポアソン比を評価し、これが一定となる部分を弾性変形領域と見なすことは不合理であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Hayano,K.and Sato,T.: "Small strain deformation characteristics of sedimentary soft mudstone from ture triaxial tests"15th International Conference on SMFE. (2001)
• [文献書誌] Hayano,K.,Matsumoto,M.,Tatsuoka,F.and Koseki,J.: "Evaluation of Time-Dependent Deformation Property of Sedimentary Soft Rock and its Constitutive Modeling"Soils and Foundations. Vol.41. (2001)
• [文献書誌] Hayano,K.and Fioravante,V.: "Anisotropy of elastic deformation characteristics of Toyoura sand by means of elastic wave measurements"Proc.of the 35th Japan National Conference on Geotechnical Engineering. Vol.1. 277-278 (2000)
• [文献書誌] 早野公敏,龍岡文夫,古関潤一: "試料の乱れが堆積軟岩の変形特性に及ぼす影響とその評価"軟岩と硬質土のロータリー式サンプリング技術と物性評価に関するシンポジウム講演集. Vol.1. 105-108 (2000)
• [文献書誌] 早野公敏,龍岡文夫,古関潤一: "Isotach理論に基づく試料の乱れが堆積軟岩のクリープ特性に及ぼす影響の評価"軟岩と硬質土のロータリー式サンプリング技術と物性評価に関するシンポジウム講演集. Vol.1. 127-132 (2000)
• [文献書誌] 早野公敏,古関潤一,須藤朗宏: "三主応力制御試験による堆積軟岩の異方的弾性変形特性"土木学会第55回年次学術講演会講演概要集. 第3部(A). 518-519 (2000)