要素試験・模型実験・有限要素法による地盤の強度異方性とひずみ軟化を考慮した砂地盤の支持力特性の研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01302043
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 龍岡 文夫 東京大学生産技術研究所, 助教授 (70111565)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渋谷 啓 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (00206153) ; 岡原 美知夫 建設省, 土木研究所基礎研究室, 室長 ; 三浦 清一 室蘭工業大学, 土木工学科, 助教授 (00091504) ; 田中 忠次 明治大学, 農学部農学科, 助教授 (70167500) ; 小田 匡寛 埼玉大学, 工学部建設基礎工学科, 教授 (90008855)
• Keywords: 基礎の支持力 / 有限要素法 / 模型実験 / 寸法効果 / 層状地盤 / 火山灰土

Research Abstract

地盤の支持力のメカニズム・支持力の予測法の確立・現行の実務的設計計算法の位置付けの研究を行った結果,次のことが明らかになった。
1.土の変形・強度特性の強い非線形性と異方性,すべり帯の発生・発達,地盤の進行的破壊を取り扱える有限要素法を開発した。特に,せん断層を含む要素をその中の変形が一様である等価な要素に置き換える方法によって,基礎幅2.5cmから50cmまでの平面ひずみ状態での豊浦砂を用いた模型実験の結果をよく再現できた。
2.基礎幅B_0=23cmと50cmでの地球の重力(1g)の下での実験と,加速度7.7gと16.7gでの基礎幅B_0=3cmでの遠心力載荷実験を,根入れの無い基礎と根入れのある基礎で豊浦砂地盤で行い,結果を比較した。同一のB=n・B_0に対して,両者で荷重沈下曲線の初期部分は一致するが,最大荷重時の基礎沈下量と支持力は遠心力載荷実験での値の方が2倍以上大きかった。即ち,いわゆる基礎寸法の増加による寸法効果は,圧力効果と粒子径効果の二つから成り立っていることがわかった。
3.実務設計で現在広く使われていくつかの支持力予測方法を検討したところ,標準貫入試験N値から内部摩擦角φを過小評価し,等方完全塑性解を用いて支持力を過大評価する構造になっていることが判明した。
4.砂層内に軟弱粘土層を有する地盤の支持力を実験的に検討した。さらに上記有限要素法で解析したところ,実験結果を良く再現できた。
5.自然堆積火山灰の不攪乱供試体の三軸圧縮試験と繰返し非排水三軸試験を行い,変形・強度特性が著しく異方的であることを明らかにした。

Research Products

• [Publications] 岡原美知夫・龍岡文夫ら: "浅い基礎の支持力に関する大型二次試験(その1,2)" 第24回土質工学研究発表会(東京). 1239-1246 (1989)
• [Publications] 龍岡文夫ら: "平面ひずみ圧縮での砂の微小ひずみレベルの変形特性" 第24回土質工学研究発表会(東京). 511-514 (1989)
• [Publications] 龍岡文夫・岡原美知夫ら: "砂地盤上の浅い基礎の大型支持力試験(その1,2,3)" 土木学会第44回年次学術講演会講演概要集. 802-807 (1989)
• [Publications] 小田匡寛ら: "支持力に及ぼす軟弱層の影響" 第24回土質工学研究発表会(東京). 1255-1256 (1989)
• [Publications] 三浦清一ら: "乱さない火山灰粒状体の変形・強度特性" 第24会回土質工学研究発表会(東京). 553-556 (1989)
• [Publications] 三浦清一ら: "乱さない火山灰粒状体の液状化特性" 土木学会第44回年次学術講演会講演概要集. 586-587 (1989)