締固め土構造物の変形挙動予測手法の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14750414
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 河井 克之 神戸大学, 工学部, 助手 (30304132)
• キーワード: 不飽和土 / サクション / 水分特性曲線 / 締固め曲線

研究概要

間隙に空気相と液相を含む不飽和土は、土構造物の設計の際に締固め土という形で材料として用いられる。本研究の目的は、従来の飽和土の力学ではなく、不飽和土の力学を用いて締固め土構造物の変形挙動予測を行うことにある。前年の、締固め土の圧密降伏応力算定手法の開発に続き、本年は水理境界条件が土内部の含水状態に及ばす影響を検討するために、模型土槽を作成し、土柱試験を行った。ここでは、特に地下水位以上の領域での、含水状態に焦点を絞っている。模型土槽は、直径20cm、高さ100cmの土柱内の水位が下部ポーラスメタルを介して連続するマリオット管を用いて制御できるもので、負の間隙水圧を測定できるようにテンシオメーターと含水率測定のためのADR水分計を設置した。水位変動履歴の影響を検討するために、3種類の水位変動パターンを与えた。また、既存の不飽和土/水連成解析プログラムDACSAR-Uを用いて、解析を行い試験結果との比較を行った。
一般的に、地下水位以上の間隙水圧を計測することはまれであるため多くの場合、地下水位以上の飯域に対して、静水圧分布に準じた負の間隙水圧を仮定するが、試験結果は静水圧分布ほどの大きな負の水圧は見られなかった。しかし、時間とともに水位変動とは独立に静水圧分布へと接近していく様子が伺えた。解析でも同じ結果が得られたことから、不飽和化によって土の透水係数が劇的に小さくなるため、容易に静水圧分布を呈することができなくなっていると考えられる。実現場では、地表面の乾湿などさらに境界条件が複雑になることから、間隙水圧分布はさらに複雑になっていると考えられ、本研究は、現場計測の必要性を問うている。しかし、測定される負の間隙水圧と含水率の関係は、別途試験によって得た水分特性曲線と一致しており、負の間隙水圧が測定できれば、含水率は算出可能であることを示した。

研究成果

• [文献書誌] Katsuyuki, Kawai: "Influences of water level change on the behavior of unsaturated zone"Proc.of European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Vol.1. 735-738 (2003)
• [文献書誌] Katsuyuki Kawai: "Suction changes of compacted soils during static compaction test, Proc.of 2nd Asian Conf.on Unsaturated Soils"Proc.of 2nd Asian Conf.on Unsaturated Soils. 429-434 (2003)
• [文献書誌] Weichuan Wang: "The deformation and the moisture characteristics of unsaturated soils under isotropic loading and undrained condition"Proc.of 2nd Asian Conf.on Unsaturated Soils. 171-176 (2003)
• [文献書誌] Michinori Honda: "A study of the relation between volume change characteristics of compacted soil and the condition of compaction"Proc.of 2nd Asian Conf.on Unsaturated Soils. 177-180 (2003)
• [文献書誌] Shoji Kato: "Effect of suction on behavior of unsaturated sand in triaxial test"Proc.of 2nd Asian Conf.on Unsaturated Soils. 247-252 (2003)
• [文献書誌] Eunra Kim: "Estimation of the consolidation yield stress of compacted soil considering the effects of suction"Proc.of 2nd Asian Conf.on Unsaturated Soils. 271-276 (2003)
• [文献書誌] Atsushi Iizuka: "Computational soil/water coupled unsaturated soil behavior"Proc.of 2nd Asian Conf.on Unsaturated Soils. 299-304 (2002)
• [文献書誌] Atsushi Iizuka: "Numerical assessment of long-term non-uniform settlement of man-made island"Proc.of European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Vol.1. 709-712 (2003)
• [文献書誌] 西田博文: "施工履歴の違いを考慮したCAES地下空洞掘削シミュレーション"応用力学論文集. Vol.6. 1131-1139 (2003)