| 研究課題/領域番号 |
16K06575
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
山本 春行 広島大学, 国際協力研究科, 教授 (60158293)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 粒子破砕 / 三主応力制御型高圧圧縮試験機 / 応力径路 / 平均主応力 / 偏差応力 / 粒子破砕量 / 凹凸係数 / 針状比 |
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| 研究実績の概要 |
砂に大きな圧力が作用すると粒子自体が壊れることが分かっている。これを粒子破砕といい、この現象が発生すると土粒子の力学的性状が変わる。土粒子の破砕は高層ビルの杭基礎や大規模なダムの直下で発生することが知られており、特に杭の底部の角で発生するせん断破壊ではより大きく力学的性状が変化することが考えられる。
本年度は、三主応力制御型高圧圧縮試験機に三方向の主応力を独立に制御できるように改良を加え、様々な応力径路下での破砕実験が可能となった。また、本研究では、様々な土質実験においてよく用いられる豊浦砂を用いて試験を行った。一般的な方法で豊浦砂の粒度試験を行うと、粒径が125μm～297μmの間の粒子の重量割合が多く、74μm以下の粒子はほとんどない。
本研究では平均主応力p＝一定であるπ面上での応力径路の違いによる粒子破砕の進行度について調べた。その結果偏差応力qが大きな影響を与えていることが分かった。pの大きさによって多少異なるが、π面上の三軸伸張から三軸圧縮への方向角が異なると粒子破砕の進展度合いに影響があり、粒子破砕性状をも考慮した構成関係を構築する際には、説明変数としてこれらのパラメータを取込む必要性が実験結果から示唆された。
さらにマイクロスコープを用いて破砕前後の粒子形状の測定を行ったところ、凹凸係数ならびに針状比共に応力径路の影響を受けた結果が見られた。そして、破砕後の粒子の状態を調べるためにふるい分け試験を行い、土を構成する土粒子径の分布状態を調べた。JIS A 1214を基に、本研究においては粒径が75μm以上の粒子を対象とするため、ふるい分け試験のみを行った。
ふるい分け試験の結果から得た粒子破砕量と塑性仕事量との関には非常にユニークな関係が見られたが、応力履歴の影響は明確に現れていない。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
三主応力制御型高圧圧縮試験機に三方向の主応力を独立に制御できるように改良を加えて、様々な応力径路下での破砕実験が可能となり、当初の計画どおり、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
さらに高圧領域での破砕実験や杭の底部の角で発生するせん断破壊域で予想される応力履歴を模擬した破砕実験を行い破砕の進展状況を確認し、粒子破砕性状をも考慮した構成関係を構築する。ただし、現在の油圧による応力制御方式では設定精度が不十分であるため、高精度ロードセルを用い載荷圧を直接計測する制御方式に変更する必要がある。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定の学会発表会が近場で開催されたため、国内旅費の残が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
実験に必要な消耗品費等(100,960)にあてる。
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