角柱三軸試験による3次元下における地盤材料の分岐現象の把握とそのシミュレーション

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650540
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小高 猛司 京都大学, 工学研究科, 助教授 (00252271)
• Keywords: 三軸試験 / 角柱供試体 / ひずみの局所化 / 分岐 / 画像解析 / 速度効果 / 寸法効果 / せん断面

Research Abstract

本研究では,3次元条件下での地盤材料の変形および破壊挙動の正確な把握を目的として,再構成正規圧密および過圧密粘土の角柱供試体を用いた三軸試験を行った。4種の寸法の角柱供試体を作製し,数種類の軸ひずみ速度で非排水三軸圧縮試験を行った。せん断時には,メンブレンに2mm角の格子状メッシュを描き,軸圧縮中に供試体側面に現れる変形の様子を2方向からデジタル写真撮影し,変形の進行を詳細に観察した。その際,アクリルセルおよびセル内の水による屈折率を考慮して座標を補正している。得られた各軸ひずみレベルでの供試体側面の座標をもとに,各節点の変位や各要素内のせん断ひずみを算出した。
以上の実験の結果,平成14年度には主に次の知見を得た。1)小ひずみ領域において,載荷速度が速いほど軸差応力が大きくなっており,また,破壊時の応力比についても載荷速度が速いほど大きい。このことから,粘性土に見られるひずみ速度依存性が確認された。また,変形モードにも載荷速度は影響を与えており,載荷速度が遅いほどより自由度の大きい供試体側面部分において変形が現れる傾向にある。2)全体として,過圧密粘土の方が正規圧密粘土よりもひずみの局所化の現れる範囲が大きい。また,変形のひずみ速度依存性による挙動が正規圧密の方が顕著に現れている。一方,変形モードは正規・過圧密にはよらず,供試体形状による。3)座屈したものは軸差応力が急激に低下し,複数のせん断帯が複雑に交差して破壊したものは安定して推移する。また,現れるせん断帯の角度が揃ったものはそうでないものよりも大きい強度を示す傾向にある。4)細長い形状のものほど座屈を生じやすく,不安定である。5)過圧密粘土においてはせん断帯の体積が膨張するために含水比が周辺よりも大きくなる。また,供試体中心部は最も圧縮されるために周辺よりも含水比が小さくなる。

Research Products

• [Publications] 小高猛司, 市之瀬知子, 岡二三生, 里村知三: "角柱供試体を用いた正規及び過圧密粘土の三軸試験によるひずみの局所化の観察"第38回地盤工学研究発表会講演概要集. (発表予定). (2003)
• [Publications] 小高猛司, 市之瀬知子, 岡二三生, 里村知三: "角柱供試体を用いた飽和粘土の三軸試験によるひずみの局所化の観察"平成15年度土木学会関西支部年次学術講演会講演集. (発表予定). (2003)