| 研究概要 |
土粒子の破砕は,打ち込み杭の周辺や土石流の中など実地盤の様々な状況で発生している.粒子破砕が生じると土の粒子特性は変化し,それに伴って土の力学特性も刻々と変化すると予想されるため,土の力学モデルはこれを適切に記述せねばならない.粒子破砕に伴う土の力学的性質の変化は不可逆であり,例えば,杭の打設前後では,周辺の土の性質は極めて異なっている可能性がある.
粒子破砕を生じると土の粒度分布は広がり,結果として(細かい粒子が増えて間隙を埋めるので)土はより密にパッキングされるため,限界状態での間隙比も同様に減少する.本研究では,土のモデルとして広く使われている限界状態モデルを粒子破砕の影響も考慮できるように拡張する方法を開発することを目指し,既往のモデル(Severn-Trent sandモデル)を例として,限界状態理論の拡張による粒子破砕の影響の記述を試みた.同モデルでは,拘束圧や密度によって変化する状態変数(同じ拘束圧下での限界状態での間隙比と現在の間隙比の差)が土の強度を決めると仮定し,圧縮やせん断に伴う粒子破砕が限界状態の位置を下げて状態変数を増加させることで,より塑性圧縮を生じさせる効果を持つようにモデル化を行った.また,提案モデルではシンプルな粒度指標を現在の粒度を表す指標として定義し,過去の研究成果を参考にしながら粒子破砕に伴う粒度指標の発展則を規定した.そして,粒度指標の増加を限界状態線や等方圧縮線の下降量と関連付け,粒子破砕が応力ひずみ特性に及ぼす影響をモデル化した.提案モデルによる解析結果より,提案モデルは,例えば密な土をせん断して破砕が生じる際のピークせん断強度やダイレイタンシーの減少など実測値に見られる傾向を再現できることが確認された.
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