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本研究は、地盤の力学的評価と環境評価を同時にかつ簡便に行える多機能型コーン貫入試験機の開発を目指すものである。本年度は、その基礎的研究として、以下に示す二項目に関する研究を重点的に行った。その成果は以下の通りである。
1.先端抵抗力や周面摩擦力の組み合わせに基づく強度定数推定法の提案
先端抵抗力から地盤の内部摩擦角を推定しようとする場合、その深さにおける土被り圧を知る必要がある。一般には、貫入深さと土の単位体積重量の積を土被り圧として取り扱うことが定石的であるが、貫入深さが深くなると土被り圧が増加し、結果として内部摩擦角が過小評価される恐れがある。そこでより信頼性の高い内部摩擦角の推定に向けて、貫入時に同時に計測される周面摩擦力と先端抵抗から内部摩擦角を同定することのできるアルゴリズム発案し、その解析プログラムを構築した。さらに推定の精度を向上させるために、多段階のスリーブを有し、各スリーブに作用するせん断力と垂直力を同時に測定できるコーンプローブを発案し、その基本設計を行った。
また、大型チャンバー試験装置を製作し、室内でのコーン貫入模型実験を行えるようにした。この装置の貫入リグは取り外しが可能であり、野外での実験にも供用できる。
2.揚水型CPTの開発とそれを用いた透水係数推定法の提案
コーンシャフト部に設けたフィルターを通して土中の間隙水の揚水を可能とするプローブを発案し、その試作を行った。本試作機には、小型のインペラ型ポンプ、水圧計、流量計が内蔵されており、揚水時の水圧と流量の計測が同時に行える。このときの水圧と流量の比が地盤の透水係数と比例関係にありこれら二つのデータの計測を行うことによって地盤の透水係数の推定が可能となることを理論的に明らかにした。また大型模型実験装置を用いて砂地盤を対象に検証実験を行い、本手法の適用性を示唆する結果を得ることができた。
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