第1回土質工学研究発表会講演集
タイトル | 序文 第1回土質工学研究発表会の開催にあたって | ||||
著者 | 土質工学会調査部 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 1〜1 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21177 |
内容 | 表示 序文第1回土質工学研究発表会の開催にあたって土質工学会調査部 従来の学術講演会を土質工学研究発表会と改名し,そとって便利ではあるが,ど5しても関心の高いものに片寄りがちとなるので,開催の時期を離してそれぞれを特の第一囲を開催することになったのであるが,多数の論:文応募を得,幸先のよい発建をみたことは,誠に喜ばし長あるものにしていくoいことであるo 正薗なところ,この発衰会が企繭された当時は,学徳 (2) 関連’学会においては土質コニ学の部門はきわめて盛況であるのであるが,講演概要,発表蒔間など実施要講演会の実績からして,それほど大きい期待は望めない領の点で不満の声を聞くことが多いので,それらの点をのではないかと考えられていたのであるが,予想以上、に改善し,発表旛の希望に沿うようにするo盛会となり,主催者をしてうれしい悲鳴をあげさせてく (3) 餐1支都の活動が活発に.なってきている折りでもれた。この発表会のいきさつや,改正理由については後あり, さらにニヒ質工、学を啓蒙づ場る意瞬ミカ・らも,脅三ごとセこでのべるが,従来の講演会ととくに違う点は,開催地を各皮都を圓って開催するのがよいo毎奪変え,各支部を回って行なうこと,講演概要を4ペ (4)学術講演会という名称は,特定の講演岩によるージの本印捌とすることなどである。講演という感じを受けるので,研究発表会と改名した方 応募件数だけで盛況の程度を論ずるのは早誹かも知れが,わかりやすいし,親しみやすい。ないが,多くの関心を得たことは事実であろうと,轡う。 以上のようなことを改めてこの発表会が発足されるここれを契機として講演会行事をさら)に活発にし,学会活とになったのであるo動の一翼をに・なっていけるよう育てていきたいものであII. 問題となったことるo 新たな形で学術講演会が行なわれることになったので1.改めた理由あるが,一時期をずらして議演会を行なうのはいろい 周知のように当学会における講演会の定例行辮としてろな、燕で無駄が多いし,関連学会で行なわれているのとは,学術講演会とシンポジウムとがあって,従来はそれ同じ形式にすることもなく,座た発表旛の負繊もそれだが同時期に開催されていたのであるが,両海に対する関レナブくきくなる。一などの理由で,了遊来の壽孝演会を改め心の度含にはかなりの差が感ぜられたoる必要がないのではないカ・という意.見も1瑚力・されたo 論文の応1募に.一・例をとってみてもわかるよ5に,シン たしかにその意見も最もなことで,実施要領を一気にポジウムに対しては,応募件数がきわめて多く,それも全懸的に改正したことは未処匿の聞題をたくさん残すこ年を追って増す傾洵であ・ったのにくらべ,学術講演会にとになるかも幻1れないo対しては自主的な参加は少なく,多くが依頼論文であっ たとえば発表論文をどう性格づけていくかということたということからも爾渚の差がうかがわれようoな:どをよ,プく1きい1湖題の一つカ・と思、オっ、れるo そのようなこともあり,学術講演会は関連学会にゆず とい5のは,この発衷会が自由な発表,討論の場といって,シンポジウムだけにしぽり,特長ある講演会を持うことを建て前としているのであるが,その場’含提騰された論文はどのように取り扱われるかということや学会・つようにしてはという,極論までも飛び出したことがあ誌の論文募集との関連はど5かとい弓ことなど,さらにるo しかし一方,学術講演会は学会活動の上で重要な意味贋究を要することは多い。をもっているのであるから,盛況のいかんを問わず残す しかし今後不都合な、煮は順次改善していくこととしてべきで,もしそれを盛んにするためには,それをもり上げこれを機会に.講演会行事がさらに活発になっていくとする工夫がなされるべきであるという意見に.落ち着いたoれば,従来の講演会を全断11由に』改工Eし,1轟究発表会とし そこで講演会をもりたてる方法について種々検討されて発足したことの意義は大きいoたのであるが,次のような、蝋を改めることによってよい 上でものべたように,今後に研甕を要することはたく力肉にもっていけるのではないかということとなったQさんあろうが,さしあたって次回の開催までに考えてお (1) 同時期に二つの講演会を催すことは,参加諸にかなければならないこととして,開催時期の間題と論文1数の制限の問題と参狗う。 む す び 開催の時期は稼簸わらないので,最も適切な季節が 第一・回の開催ということもあって,公衰が遅れ,また選ばれなければならないだろうと思、う。開催期日に変更があったりして大変御迷惑をおかけしま また論文,件数については,印刷費胴の、燃,開催期間おしたo深くお詫びしますoよび会場確保の点などで,ど5しても数をしぽる(たと 来年度の実施要綱は未決定ですが,時期としてはもうえば30件くらい)必要がある。少し.早まる(10月初旬頃)のではないかと、思います。こ これらについてはさっそくに検討する予定であるのでれ、も’決定次第,学会誌を通じて公表いたしますo早い時期にお知らせできるはずである。この発表会に対 今回の開催に当たっては関酉支部の関係各位には大変、し瑳璽々の注!文1もあろうカ、と,思うカ§,多くの会員諸.兄力・らなお骨折りをいただいたことを記し,譜f意を表しますoそれを出していただくことを期待しているo (担当:浅月1美利)・曇i1 | ||||
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タイトル | 大阪付近洪積層の土質力学的性質 | ||||
著者 | 竹中準之介・渡辺興一 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 1〜5 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21178 |
内容 | 表示 大阪付近洪積層の土質力学的性質竹 中 準 之 介*_*}II興渡 辺しい相違、点力三ないカ・ら,その原1颯はタイ秘承亀囲の規模にL チュウ積層と洪積層の材料的相違基園するものと考えられる。 チュウ積腰に比べて洪積屑の地層はその構成物質に相 いうまでもなく天満粘土層も含めて,洪積粕土層のタ違があるが,そのうち土質工学的性質に関係する重要なィ積範囲は,チュウ積暦よりもずっと広範翻にわたるから,大阪市内の岡一地、点で2つの米達i土履を比較すると,、点をあげると &)粘土 層洪積粘±罵のほうが高塑性であるoしかし,大阪平野鰯, 洪積粕土層の構成物質がチュウ積粘土膚と最も大きく辺部にゆくに従って,同じ地翻の糀土層でも次第に層厚違っている、点は,洪積粘土溜はコロイド禽有量が多く高が薄くなり,ロロイド含’有量も小となって,塑性は減少塑性であることである。しかしX線回折などの分析結果する。では,粕士.鉱物としてはチュウ積層,洪積層ともに著るわ)砂レキ層 一 q『(kgfc醗2) 洪積層のうち大阪腰群中の砂レキ屠は大阪箭地 O IO 20 30 尋0 50 60o覧 下においてはチ訊ウ積麟に比較して粒度はきわめ嫡P て小さく,大部分が中粒砂腰であるoこれは前述C OD磁 大阪帯、誉区田中町(8)¢ {)D−2 大阪帯都島区東野田 のタイ積範囲と、合わせ孝えれば当然のことであ、. 署 港 大阪宥堺港堰立地 るoしカ・し裟1層部の洪積層はタイ積範調カミ次第に一玉GOoつoじ昆。 狭くなってくるので,粒度が粗となり,いわゆるの&一一2GO・06)●讐。● 砂レキ層が発達するoそのうち地表付近の砂レキOP。乞藤一30D 顯はレキ粒子の風化が著るしく,とくに長石の風、〔C(ン「 o 一400一毬 ¢・ も 化が顕著に1みられるoこのような風化粒子を含’む 轡 c 砂レキ層は上隣台地の大阪履群,毅丘タィ敏翻, O} GG 大阪平野周辺部の大阪溜群露出地域に分布するc,,(、G¢ ㊤2. 粘土層非排水圧縮強度の深さ 韓 o包 方向の分布Q 臼Oo 一6GO Goo¢Q oが度璽一7do軋o 大阪市で行なわれたOD−1,0D−2ボ・一リングoと,大阪府で行なわれた60Gmボーリングの試料匿による粘土厨の非排水圧縮強度を比較して図一1oに示した。雰排水圧縮試験において,粘土の強度一800oO O一gooが大きくなるにしたがって破壊ヒズミがノ1・さくなQるが,正確なヒズミ測定をするためストレーンゲージ式のヒズミ測定法を試みた。しかし含水比が 図一・1 洪被粘土非排水圧縮強度の深度分布OD−2,大阪府60Gmボーリソグ試料にっいてはGL−200m塑性限界以下であるような圃結粘土においても,以深の試験結果のみ示した。GL−200m以浅の洪積粘土は新ゲージの接着が完全にできないので,石コウによしい時代の地かく運動による垂直運動の結果を反映するが,るキャッピングを施したo石コウによるキャッピGL−200m以深においてはその影響がみられない。ングは予備実験の結果,水一焼石コウ比を麺:7と 試料直径80mm∼100mm 高さ160mm∼200mmし,養生時間を1時闇とした。この状態、で圧縮強 ヒズミ速慶1%1面R 側旺10kg!cm2度501(9/cm2となり,実用的に充分使用できるわ零大阪市立大学理学部講簾・理博淋 “ 〃 大学院学盤けであるが,石コウ強度は焼石コウの風化により1薯るしく低下するので,その点に注意し雄ればな弊圧密降伏荷重の大きさは上載荷重より大きく,過圧密粘いo土の状態を示しているσまた深さ方向の降伏荷重増加率 代蓑的な粘土の圧縮試験における荷重一ヒズミ曲線をは上載荷璽の増加率よりも小さいということである。こ図一2に示した。の響畢実は前述のようぐここれら釈iニヒ1習力三正規圧笹諜占土である点から考えて,図一3に示した過圧密分の荷重4Pは時間効果による弓螢度増力liとう疹えなければならないoそし40} 一団 卜 1 1}て時間効果に・よる強度増加の大部分は,粘±のタイ穣後 一 皿 数万年の聞に生じ,その後は時間効果による強度増加の一630m少ないことが推定される。したがって,図一1に示した壱30OD−1月ミーリング結果グ)ように,GL∼100m・より GL∼ 1300mの闘にみられる,きわめて小さい深さ力向の強度−5上玉m}増加分布が生ずるものと解釈される。輔20 時闘効果による強度増加は大阪地盤だけの特性でなく一464m一336m瞳筒塑性のチュウ積粁i士、に,おいても見られる現象であるの 一圭72閉10で,強度増加の原因が何によるもので,その時間的関係203吊がど5なるかということは,今後の土質力学上の重要な問題であると,思われるo0 2ヒ ズ3π 44(%) 4, 圃結粘土の粒子間結合1;関する一実験図一2 肇 1繰1蓼1三摺トオく試験荷重一ヒズミi撫紡艮 大阪の洪積粘土、層が高塑性の海成粘士』であり,またそり強度が時間とともに増加するということは,多分粘土3. 時間効果による粘土層の強度増加粒子の澗辺の吸着水層の性質によるものであるこ乏は確’大阪平野地下の洪積粘土.罵のうち,その地屑の層序の実だろう。確定されている粘土厨について行なった圧密試験結果の 粕土のような微細粒子の集含体の特性を調べる簡便な深さ方向の分布を図一3に,示すo図一3に示した地、点は方法として,超音波速度の測定がよく行なわれる。地屠いずれもこれらの地腰がタイ積後上部層を侵食により削のように粒子と,水の二相系からなる物質中の縦波速度りとられたことがないか,あるいはあっても無規しイうる程度のものである。したがって図に示されている上載荷重はそれぞれの粘土屠に作胴してきた最大荷重とみなしypは 感1δうるわけであるo土、質力学的な用語でいえば,これらの粘±1韓は正規圧密粘土層であって,それぞれタイ積後の κ:体積弾性率経過時間が異なっているわけであるo σ:剛性率 図一3は図一1と比較することにより次の点が特徴的 、 ρ:密度で書)るo.すなわち天瀦灘土履以下の古い融土屠においてで示される。 圧麟伏荷重P。(kg/cバ〉 ここで体積弾性率κは水ど土粒子を含めたものである 2.0 4、0 6.0 8,0 10.012,014,0から,含水比の多い地腰の縦波速度ypは水のypに近く,含水比の小さい第竃紀層などの地層のVpは次第に構成鉱物粒子のγpに近づいて行くことが知られている。メ阪の洪灘些曝麹燧脚2.樋.な、γ・とだ聯強さの関f系を図門4に示した。1灘に示したように圧縮強度α1己=10kg/cm2までは(深さに換算して約200m)音波速度は水のそれに大体等L・く約yp=1550m/secを示しそれより次第に一増加して圧縮強度魚漏50k9/cm2においてyp鴇2000m/sec騒,≧なる・このことは図中に示し ツく阪市および堺宿 上部コウ積層,凹alo枯ゴー瀬 ㌧×枚方丘陵地帯上部コウ我摺た群ンドンクレイと比較ずることにより,大阪洪積粘」二め枚方丘陵地帯(輔ar舶6拮土層)耐欠方丘陵地帯(糾a酷土励簡の粒子結合のプ梛分が吸蒋水層に基因す澄ものである 図一3ことがわかるoしたがって,この粕土を気乾燥の半乾燥2/- 8oEi*-*.!f :Hr**'Fs,,':j ;;:';5:"" / : ;;:;i:i{;4 ]'*"""""""***+'r: f{i s:>;s.'f ¥1, .,):-; ;i, ,.: _' ; "" ;;'';f'{ :}i:':_{ ;;/;='* '";'>_ ._"i:cP*{'t _ :t¥ ?' ':}{ r :' ';;/ ;:i , ;',ii'f;i:'i"***;* ';_;_;:;i':i::!;1;':!:i; (:iir /si ;1';'s'i::'f:i;{;f;tf :;:{':i;;:{;' {ii:;t *-*..l;(;'c1 **.**r:=isr.(;25 q墾’ 函2500.網大 眼 ll「 一.・大阪穿 土(、ロンドソクレ{20 欝憂’屈ε20006尋+1『R ま5翼,劉鯉1500曽潮 o O Q O O o ⊃ O o o珊王OODσ鴨10 の O o O壱即 “齢凶畑 o O の Oo o C溺 Q ooσ撃1二2穐lcm2o O5の…圖kg/cm2500 圭G 20 30 40 50 圧縮強ξq,(kgcm2)σm露O.25kg/cm2図一4 粘土の厩縮強度と超膏波速度の関係1 2 3 4 5 6 ア 8ヒ ズ ミ (%)状態にすれば,yη速度は急激ンこ小さくなる。もし yp十3の速度が粒子間の強い化学結合によるセメンテイションでできたものであれば,乾燥による著るしいVpの低下025K区/cm2綾は考えられ、ないカ・らであるoギ1 (%) 一一創 ヒ照 05。洪積砂レキ不力ク乱試料のセン断試験結果86 7 鍬glcバ2kg/cm3王 2 3 4 5一! 洪積砂レキの代表的試料の,不カク乱試料を採取する蘇g/c献ため,大阪市上本恥六丁目Gレ10m付近の火阪層群砂レ一26k9/cm2キ腰のサンフ。リングを行ない,三=三軌肥縮試験を行なった。8kg/cm2一3 10k9/c㎡零 砂’レキの不カク乱試料1采取は写真一1に示した方法により行なったoこれらの試験結果を図一5,図一6、図一図一6 三……軸排水セン断応カーヒズミ曲線と体積変化ア,図一8,図一9に示した。1こo 訪380’104%60・\ \2%40弩選5!1[聖20・一z,ノ7,,0,1 1,0i%\10.05(師)図一5 試験に用いた砂の粒度分布GL40m N漏30∼4010 王5 20 ♂ 〈kglcm2)図一7 三軸排水セソ断モール円4参考文献竹中準之介:大阪地盤のたい覆地質学酌考察(英文)大 阪市立大学理学部紀要,G篇,2巻(廻54)村山朔郎,赤井浩一,植下協=大阪洪積粕土の工学的特 性,土と基礎,Vol.6,Nα4(1958)竹中準之介:粘土のサンプリングとその信頼痩,「土質材 料の力学と試験法における最近の問題点」,日 本材料試験協会関西支部(1962)竹中準之介:粘土の奮水斑と強度の関係について,土と 基礎,VoL11,No、3(1963)竹中準之介:基礎の地質,「基礎のための土質工学」,土 質工学会関西支部(1963〉三笠正人;土の力学的試験法,土質工学会関画支部,乎均応力(Rg/c面 sl職 1 10oGほ)2 朱_34廷56 (1964)7 セミナー「粘土の力学」,出と基礎,VoL12,竹中準之介:たい積粘出瀬の成悶とその土嫉(その3). No、8(王964)8村山朔郎,八木則異:砂質土の変形特性について,出と 基礎,VoL13,No,2(王965)図一8 平均応力と体積愛化竹中準之介:大阪の表圏地質,β本地質学会第72年年会7 「大阪を中心とする蓑艘士也質と士也盤問題シソポ ジウム」(1965)竹中準之介:大阪を中心とした基礎地盤,「最近の地下エ/ ・\_ 惚暫20・脚! 一、・、,ぐラ哩フ! 、、6 法」土質工学会関西支部(1966)日本建築学会,土質工学会関酋支部:大阪地盤図,蟹獄 ナ社(1966)蕪笠正人,母本好弘;乾燥砂の等体積せん断試験,第21 回土木学会年次講演会概要(1966)!5(王5巻『き、幌圓卑4飛國1顧ヱo3戎ヒ醜圏信lr田幾、堺’ /5 /’/’/ ノ〆 、、、2晒,4籔蒔籍一醐解塗ノ正’∠’’771 2 3 4 5 6 ア 8 一ヒ ス (%) 図一9非排水セン断祷重一ヒズミ曲線∼二!罰ゲキ水圧5〆 | ||||
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タイトル | 急速水位降下を伴う井戸揚水による透水係数測定法について | ||||
著者 | 小田英一 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 7〜11 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21179 |
内容 | 表示 急速水位降下を伴う井戸揚水による透水係数測定法について英 一*小 田 臼1;r合成化学工業株武会社の社宅街にあるNo・6の井声で1. ま え が きあって,この地点は吉野娼下流の平野部で,吉野川の派 地盤中の透水層の透水係数を求める場合,地下水を井耕の今切州とi日吉野川の間のチュウ積簡に,あるoこの付戸によって揚水して,水位降下量と揚水量とを観測し近の地質構造は都市地盤調査報告書3)に.よれぱ,概略とて,揚水試験の公式を用いて透水係数を求めることがあして地袈面より12mの深度までは上部砂レキ層であり,る。この方法としては定常流状態.の揚水試験と非定常流深度12mより26m奮では下部粒土腰であり,深度26m状態の揚水試験と二つの力法に大別されるQ著春は非定より45mまでは最下都麟の砂利混じり砂質土,深度45常流状態の揚水試験を主として用いて従来より現場観測m以下は糀性土混じり砂利の蓋盤膳の層序をなすといわを行なって研究してきたが,この場合揚水中の水位の時れているo本井戸ボーリングの結果コアーの観測より,間的変動が緩慢な場合は測定法も簡単であるが,水位のNO,6井戸地、煎の地質は図一1に示すものであるoこれ/ マを実施した結果について本研究において取り扱ったのである。0電 貸 比 抵 舞 kΩ15ゾゴど←rn)利用して測定して,水量豊富な被圧地下水の揚水試験一二孤称欝砂層度︵他層時間的変動が急激な場合は測定法として特殊な装鱈を必要とするoこの後者の場合について気泡式液面計を(c購) ら ID l5 20 2う 3り一10351F 井戸1の揚水試験に,おける非定’常流の問題としては斧丁負eisDの非平衡式を基本理論としてWeHse1の井戸一20・ニヨ関数表を用いて取り扱っている。このときの浸透量係「繋 二二二1ぎ数を求めて透水係数がえられるのである。この試験に導二1利,昆しり 砂」或タトの瑳犬流灘でオくイ立匡距下1量を挺奨測1すれをまよいのであるil!135m監−40が,一般に被圧地下水のある透水層は地下相当深い所!彰−︾ レ o−30おいて揚水試験井戸の胴囲に観測井芦を設置して乱流1廿lii1。ρ50いて水位降下量を観測しなけれぱならない揚合があ擢誓媛l/I朝1}i!砂量ilIiひ7にあるので経費力》くとなるため,既設のヂト戸iのみを用蕪騨155醗る。この場合は井戸燭辺の乱流に対する水頭損失を考−60えた理論としてRorabaugh2)の研究した理論がある○≡醤ζ鞍力慧i易ガく試験ひこ用し・たジニト戸も才目当深㌧・ものであるの70で,本井戸の水位降下測定値だけを用いて透水係数をi求めなければならないので,Rorab蝕ghの理論を適用 図一1 地質柱状図および井戸電気検廟の測定値できるような測定法をとったのである。すなわち揚水中に電気検瀬の測定値を示している。電気比抵抗は深度の非定常流状態の水位降下測定の前にステップ式揚水試12mまでは塩分の影響で10∼121【Ωcmであり,深度験を実施したのである。この場合も各揚水量に対する水位降下測定は気泡式液面計によって行なったので,この12mより28m玄では13∼16kΩcmで粘1生土よりなる下部紬土潤であり,深度31mより50m重では22−35観測結果および解析法についてもここに発表する。なおkΩcmと急増して最下部層の砂利混じり砂質土で被圧水位降下の急速な場合の測定は気泡式液面計によって自欝水閣をなしていることがわかる。深度50m以下は電,記して測定:精度をあげることができたので,これについ気上ヒ抵抗力二ややノj、となり27kΩcmになって,基妻虚閣のても述べることとする。粘土混じり砂利層となっていることがわかる。これによってこの付近の被圧帯水層の厚さは19mと推定できる。2. 試験井戸の概況 No.6井戸は地表面より60mの深度まで削井されており,ケーシングパイプの内径は304mmであり,被圧本研究のため使用した井戸は徳島市川内町中島の東亜帯水腰の地下水を採水するためストレーナは3・Ommの*徳島大学工学部数授・工野」茎7巣1隔で,長さ200mmの穴を井翻周囲に12列に切り,これを千鳥に配列し,上下の穴の間隔は50mmとして0、4酬20YEW属RW轄341いるoこのストレーナを深度35mより55mまでの20mの長さにいれている。なおケーシングパイプ設置後地盤との間には深度35mと60mとの間は9mm程度のコンプレノサー豆砂利充てん,深度30mと35mとの間は馳土充てん,F・④1聾 こA 深度8mと30mとの階1はセメンチング才晦工,,深度’』0∼8mとの闘は表土にて埋めもどしをなしている。使15k£,cm2こヤレサーノE用したポンプは荏原水中モータポンプ180BHS型(200m3/hr,35m揚程,37kW)のものである。その設置概 Bo減圧弁要は図一2に示す。また本地点の測定時の被僅地下水の差厩変換器D水面は深度L35mであった。差圧O∼4吊日20『DXBORDll3A D!P CE銭(単位1蘭7 三胃. ゆ σう m 嶋 卜 8 灯多 彪彪ノ 獅Gし. o の 陰誘難砧望 管。っ㌘ τc175’肖二なo噺t》一濁しρ卜卜260水中モー・一ボンプ図一3 気?包式¥夜画旨卜装置の〇一はFoxbordの空気平衡式伝達機構において,ノズル7ラッパーを働かせるためであるo寮たEのエヤレザーバL、3c4は気泡管における気泡の断続的な発生のために生ずる微小な圧力変動を除去するための装置である。なお本実図一2 …舛二戸封摩造=鈴よてメ噂く;‡1モータポンフコ験においては気泡管は6m一長さのものを用いたo FのYEW MRW−341としては水頭が4田寮で測定できる3. 気泡式液面計ものを使用した。この装置の組合 ジキ戸の揚ガく津無験叫コ数秒イ立一でオく{立降謄Fを糸冬了}するよ うな1水位変動の測定には,十分測定精度をあげ,時間のおくせを写真一1に示れのないよく追随する票暑尋を使用する必要があるoこのすoこれに.よってために次に説明する気泡式液面計を使用することとし気泡管の先端の水たo深と記録目盛の検 図一3に示すようにAのコンプレ・ソサーにより1。5k9/定曲線を作成しcm2の窪気圧を{乍り, この圧紅饒登気をBの影威圧弁一を通して,記録紙の撰盛てCの気泡管に導く。この気泡管より気泡を水中に放出より気泡管先端び)して生ずる気泡管の背圧をPのFoxbord13A Differe−水繭よりの深さをcl&1PressureCe玉1に.導き,気。泡管の背圧と大気1王との差i求めて,水位の愛圧を利用して窒気平衡式伝達機構によって増構する。増化を時間のずれな輻された圧力はEのエヤレザーバを通して,FのYEWくよく追随して測MRW−341の記録計に導いて自記するのであるoなおこ窟一ずることカマでぎ写真一1 気泡式液癒計のときAよりL5k91cm2の空気圧をDに逓じているの8たo つぎにステップ式揚水試験を停止、して水泣が完全1に元4. 揚 7k 試 験 シ去の地下水面に,回復するのをまって,本試験井戸の使用ポ Tねelsの非平衡式の理論を適用して計算を行なうときンプの最大揚水量5、80×10−2m3/secにて急激に水位降に,乱流損失水頭を知る必要がある。このためにステッ下をさせ,このときの水位降下量と時間との関係の測定プ式揚水試験を行なったoこの方法は揚水量をいくつかは気泡式液’鋤謝を用いて行なったのであるoの段階にわけて,最初の段階における揚水量のもとで揚5.・試験結果の解析水を行なって,そのときにおこる欝水1習中の水位降下が安定すると,つぎの段階の揚水量にかえてふたたび水位 ステップ式揚水試験の測定値を用いてつぎに述べる解が安定するまで揚水を行なうのであるoこの実験におい析を行なう。すなわちRorabau帥2)によれぱ3∼。=井ては揚水量を段階的に増加させるステップ降下測定P法を戸における水位降下量(単位=m),B二地暦の水頭損失とったoその各段階の揚水量としては2,255xlo4m3/係数(帯水屠損失),C:畿流に対する水頭損失係数(井sec,2、483×10−2m3/sec,2.692×10−2m3/sec,2.908×戸損失),Q=揚水量(単位:m3/sec),とすれば10憎2m3/sec,3、133×10鞘2m3/sec,3、358×10扁2m3/sec, slo=βQ÷(コQπ……・…一・………………一閥一(1)a592x10舳2m3/sec,3、825x王0柵2m3/sec,4.066×ま0−2m3/となる。これよりsec,4・316xlo−2m3/sec,4,450×10−2m3/sec,5.ooo× 1・嬬一β)一三・98C+(箆一・)1・98Q……(2)10一雲m3/sec,および5.560x王o−2m3/secの王3段階であとなる。 ゆえンこ百晦対数プヲ蕪艮F紙士ンこ (sψ/Q一一β) とQ とのるo表一1ρ(10髄2m31sec) 2、255 24832、6920、243じひ(m) 0 17 0 202、9080273、1330、323.3580363,592044382505140664,3i605806544500、6850005560玉00124 関係をプ群ットすれば両着の関係は直線になるo試行錯 一 6』 Pり ur》 o o 誤法により任意のβをいくつか選んで爾詣の関係が直線10、GOO になるようにする。演、線がえられるときのBの値が求め10、OGO る値となるoまたこの直線の傾斜として,3−1がえられ5、0005,000 るから, πの値を求めることができるQこの場合Q凱1C=3,4003,00G 3,000 のとき(フ瓢鞠/Q一βになることよりCの値が求められて 讐 2、000 (1)式の諸係数を決定することとなる。本実験における2,0001,000 測定値を表一1に示す。表一1よりB=0,3・4および(1,00D 5としてsω/Q一βとQとの関係を両対数方眼紙上にプ㌣む500500 “ットしたもの力三図一一4であって, 13量4のとき力議唖5蕎1、80t3・・ の関係力堕豊紡1となっているので,β罠4となるoこの直線30e 1 20020G の傾斜より多z−1蹴L80となり,72;2・80カミえられるoまQ−1二1,8G d d d d 100100 たこの蔑線においてQ繍1のときのsω/Q一βの緯より100詫50503030x/2020轡圭00 C雛3,400がえられる。ゆえに.この井戸に,おいて(1)式は s卍ヂ4Q+3400Q2・8。一辱一一……一辱一(3) となる。 つぎに井戸の中の水位が元の地下水画褻で復死してか ら,揚オく量Qで揚ガくしたときの錯二戸の中のガく位降下量三〇圭0 Sωの時闘的変化を表わす関係式は井戸損失を考慮にい王055一Q(m3/sec} れたTheisの式になるQこれを示せぱつぎの式となるQ S浮羅1・91・舞一1・ 2詣)+Cα く4)∀ ただしQ:揚水量(m3/sec),T:帯水瀬の漫透量係数〃偽 如1 囚 nう ゆ .州10 φd図一一4 (Sl♂Q−B)とQとの関係 (m3/sec),S:帯水1習の貯水係数,置d:揚水開始時よりの 経過時間(day),Slがまdの時闘のときの地下水位より井 戸の中の水位降下量(卿),γ:井戸の半径(m),C=(1)9芦‘よ,れば図一6がえられ、るo図一6の直線部分より410910式の係数であるo s∼ひo鷲sω一CQπ………◆……・}・“一…………◆(5)(∫α〃・2)瓢1に.対LてJsψo繍0.097mをえて,とすれば T=2・303Q41091・(’α/72) 4π 』4sこσG s㎜一鱗禦(1・91轟一1・9!・2,暴丁)…一(6) 2.303×0.058 1 ±r致3。14尼×0.097牒0・10964m2/secとなるから, これがTheis非平衡式におけ・る薩線解法また図一6の直線と3脚篇0の横軸との交、点より∫¢ケ2=の式である。園一6に示すように片対数方限紙上1にs,ρo1×10蛎day/m9がえられるからを普通目盛に,診♂72を対数目盛にとって測定値よりプロットすれ、ばえられる薩線のコウ配が(6〉式の括弧の前の s篇2。25T(砂一3)=2.25×o,10964×1×10扁5恒量をあらわし,またこの薩線と賜o=0との交、点が ×24×60×60瓢0、2131(6〉式の括弧の中の第2項をあらわすこととなる。 となる。為:透水係数,勉;被圧地下帯水層の際さ,と 図一5に.はQ淵5.80×10−2m3/secで揚水試験をし≠こすれば,この場含駕漏19mとなるゆえに TO.109640.00577mO,577cm 海鴇一漏 一一一一 一篇ときのS∼o∼ち曲線,鞠⑪∼む曲線,Q∼な曲線を示すo=一・ }箆 19 sec sec o 010 S舶 1・o 020 O30 … _2「O o40 050として透水係数が求められたわけである。6.考察 Rorabaugh2)によれば(4)式における,’の代りに井戸の有効半径1初を用いるように説明しているoそうして 1 麗 3、0 亀 _0.60 、 ざ 、 }O「70 ㌧ × 、近似的に勘の僖としては乱流による損失と層流による損失とが,それぞれ肋篇βQ十()Q篇の右辺第一項と第二, 喋、o 鼎 、 舞080 ¥ oつ090 α ¥ ¥ 、 卜o・ドo 、項とに分けられることのでぎるときの半径γBを用いてよいと、してbるo本実験結果を用いてRorabaag鼓21の解 唱1 、、 Q 60 S^ 1謂概行拠・』井醐辺の舌L瀬域ど風禰域との境界の井声中心よりの簾離ηを求めれば図一7となるo この覆ζ1ンこおし・てむま Q=3.592×玉o憎2エn3/sec 瑳∫、.ヒの揚71く1鼠でをま乱流領城と層流領域との麗界ど井戸側壁との間において 王.50 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112 t5 (sec〉 図一5ち∼軸,’s∼s脚,’s∼Q関係曲線一ものである。軸の値より各時刻に対するQの値を(3)G、生 j − 1 /一〇2ε O、24 \湘=1階:器\\“Q讐OO407m3/seW個043㎞3!瓢\しQ趨α61 1091D(、rr2)瓢王鴇Q _._、静 t 解(d壼ソ,mり 隅、 0 10−5 23 5 10’屯 23 5 …0帰 23 5 iO【雪罵00500m3/se\Q溜00359酬sec\Q需0.0383酵secQ瓢OO40アm3/secミ溜罵隠\Q鳳00500m3!secσ71110445一Qo=P 008↑ 006\\さ、\・\\\\ \O359総・b5協3 守」Q盟0、04ヰ5m3/se\\ \\ト04 Q I I × ゆ窒014)111 箔F軟Qr秘ぬ、04 フ)G16 ・/駕 E\\ x 駅翫ピ200300 500 1000\\ \ 1 \\\\\\ \_0、王8『9闘O・3「の踵難(朗)O,5 ま 100、\\ 0、20 X x,∼ ×粍 G「22井戸中心より醸臥︵薦鷺.。剛導吐凍︶劃㎜ただしなは揚水開始時よりの経過時問を秒で袈わしたート ↑ 1 一 ,レ一 0OiF O,20,3432鮮戴駕 参ン 、四、7婁》罪や 緒1一rl} 図一6 直線解法式より求め,(5)式よりsωに対応する賜oを求めて糊0500oLS㈱∼渉s曲線を求めたのであるo本井戸の半径はγ=o.152m,㌔=耐60×60×24として,上述の痙線解法に、⊇國一7 り一1二揮rい一らよりのB服瀬虚と71く位降下F.量との関1系10乱流状、態となり,急激な水位降下を生じていて,Q繍楓によるほかないと考えられるoまた図一4の1灘式解法3、592×10謝2m3/secのときの乱流領域と厨流領域との境を行なう場合潰』定の精度がわるければ(1)式の?z,βお界の井戸中心よりの距離は0ほ55mでほとんど井戸半よびCの懐に大き1な誤差を生じることとなるoこのこと径と近似した偽となっている。ゆえにこの試験井戸におよりしても急速水位降下を伴う井戸揚水試験による透水いては徳物としてよいことがわかるから,この実験結係数測定法において,気泡式液灘謝の使用によって透水果の解析には実用的に.(4)式を用いて副算してさしつかf系数を封之めることカ∼可有旨とな・ったオっレナであるo なおこの実験において本井戸の近くに観測井戸を本井えないものと考えられるo なお上述の実験結果の解析において(6)式の形よりみ戸の貫入する帯水周の上部まで貫入させて渕定すれば,ちびかれるTheisの典型甦1紡1解法によればゐ繍0.632透水係数の求め方は丁屈emの平衡式によって計算もでcm/secとなるo第2回の揚水試験に二おいてQ=5,85×き,また膚流領域内での水位降下量を測定できて(4〉式10憎2m3/secとして水位降下と時澗との相関関係を測定した結果を用いて,Tむeisの薩線解法によれば々蹴0.565の右辺のCQηを考えないで解析を行ない精度をあげることがでぎる。今回はこの機会をえなかったが,機会をcm/sec,The三sの典型曲線解法によれば屡α735cm/えて観測井戸を設けて揚水試験を行なう観究を今後するsecとなったo また本井戸の存崔する区域近傍の既窪の測定催として 本研究には東亜合成化・学工業株式会社慾島工場管理部は北島町の地質調査4)のものがある。これによれば本実の近沢疇善氏,沼津寛雄氏の御協力をえたことを記し験において揚水した被圧帯水願に・あたる北島町の帯水層て,厚くお礼を申し上げる次第である。つもりである。の地質は砂レキで,菊効径D乳o二〇.120cmであって,均参考文献等係数μ欄4、oのもので,透水係数海=o、359cm/secと測定されていて,上述の本実験においてえられた透水係1) Theis,C。V、:丁頁e relation between t}1e lower− i捻g o£t鼓e piezαnetτic surface and the r換te and数とorderとしては近似したf直をもっている。以上のこ durat玉onofdischargeo至aweUusinggroundとより本実験において求めた被圧帯水層の透水係数海漏 water stolage,Trans.Am.Geophys.Union,0.577cm/secはほぽ妥当なものと推定されるのであるo VoL16,1935.2)Rorabaugl1,M.L Grapねical and theoretica1 &n&1ys圭so£step−drawdowntesto£鼓rtesian well,Proceedin座s oξA.S、C,E.VoL79,De−7. 結 論 本実験でわかるように急速水位降下を伴う井戸揚水試 cember, 1953.験においては訓三定常流の状態は,図一5でわかるように13)建設鱗阿周, :穂島臨海地帯の地盤,5秒’1立の閥であるQこの1醗に1水位降下量は1。40mとな 都市地盤調査報欝轡第7巻,1964・4) 四国通蒲産業馬,工業技術院地質調査所=徳島地っているので,この水位降下量を測定するには気泡式液面計のように時聞のおくれなくよく追随して自記する装一11一 区地下構造調査報告轡,昭和37年3月 | ||||
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タイトル | 透水性規制に関する研究 | ||||
著者 | 松尾新一郎・上原方成・大井洋輔 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 13〜15 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21180 |
内容 | 表示 透水性規制に関する研究松 尾 新郎*上原方成**大井洋輔*** loo1. まえがき− goii…卜}ケi 11峯80 土、の不飽和浸透に関する研究を通して,土の透水性規掛 ア0臼制の可否を界面活性剤利用に,よる土、粒子衷面の濡れとい1 6Q余 50う点に着回して数年来研究を続けてきた。これまでの研1ゆ 40擁で土粒子の界面を変えることによって土の透水性を減t 1 11 3G 20ζ国少または増大せしめ得ることがわかり,とくに界断活性…樹 10剤の布用性についてその種類,濃度,土粒子粒径と規制と 0 00010002 OOO5α01002効果の関係,ならびに規捌効果の持続性などを報告してOO5G102 0510 20 50縫 (mm)きた1〉P2〉・3)漕。 園一1 試料原士の粒径加積曲線 今圓は界面活性剤の効果の持続性について検討を加えmmは2.67であり,0.25∼0、15mmは2。66であった0てみたいo 2、2 実験装置 本実験においては定水位透水試験方法を用いたo定水 これまでの研究によって界面活性剤の規制効タ艮の持続性については,界面活性剤で処理した試料土に長期閣位を保つために.給水装置にはマリオットビンを使用した(1301三1余)連続逓水しその透水性を測定したところ,そ給水装置から送られた水は試料をつめた透水円筒を通の効果がかえって増大するという事実が判明した1)oりガラス製の定水1立管に流れ,そこから針金をつたわっ しかし実際問題として雨期・干ばつなど気象が変化すてメスシリングーで受けられその流量.が測定された(図ることによって,たとえば賠水池が渇水して底の土砂が乾燥してしまうことがある場合には,その透水性規制能力の喪失とい5危険性があるo蓑:1.群 そこで本研究では,このように湿乾の状態を繰返すよ アうな地盤に対し界面活性剤による透水性規制の持続性を判断するために,一度界面活性剤溶液に.浸して透水試験二77,鬼、1一ぴLP〆曽1σ、を行なった試料ニヒを乾螺モし,ふたたび通水してその透水性を調べたものであるQ 結果は良好であり,むしろますますその効力を発揮す黒メ儀シることが認.められ,実際施工に.際してもその南用性に明.るい見通しを得るにいたったo 、L 麩1−2 定水位透水試験装置2, 実験の装置とプヲ法一2)。水醒1差は重力水頭のみを考え,Darcyの法姻カミ成 2、1試 料 土り立、つ範嘱で実験を行なった。水頭差且の測定は,移動式 試料として使用した土は京都市左、京区百万遍において顕微鏡で行なったo給水装置にマリオットビンを{吏用し採取したマサ土(花コウ岩風化土)であるoその粒径加__毒7cm、、 一『「 、.oo74船金県オ費戯1紡ミは図一屡に二示されるo この試料原ニヒを粒{蚤0,6G・隈)Lc麟一 一・一一 ∼0、40mm,0.40∼0、25mm,0、25∼0.15mm,0.15∼門覧0、074mmの照種類にフルイ分けた。これらの砂の真比璽は粒径0.60∼0.40mm,0.40∼0.25mm,α15∼0.074カラス管・/ヒニー1レ筈/序京都大芋工11#湖∼教授・丁博1ドート琉王 家政二瓢学ゴ図一3 透ガくド」農薄13たので,気ホウの出る直5. 輿験結果 /ゴム辻ん 乾燥後反復使用した試料土における透水係数がどのように変化するかを調べたところ,たとえぱ図一5,図一6のようになったo実験は四種類の径の土に対して行なったo土.試料をつめる透水、たが他の二1種もほぼ同じ傾向を示したo図において0印円筒はガラス製でその寸 図一4 フ{ルター装鱈は土粒子を界面活性剤で処理した場含(第一回目)の濃:法は図一3に示す。フィルター裟謄は図一4に示す。本2ィルターとしFて0。074mmの金網を・使用したo この金網、、、、、、 、 実験で用いる砂の最小粒径は0・074mmであるので,フ1×10−2¥ 3滋 1!■客6土を二層に.分けて入れ透水円筒の外側にそれぞれ50回鰻\、\ 、一ノ 7,’一 、ノ γ!■!、、うにし。,また間ゲキ上ヒカミ同一であるようにづ謄るために,/■¥、 、 ¥た湿潤土を透水穆筒につめるoなるべく均質につまるよ 5㎝一、、のを24蒔聞蒸留水中に.放置しておいたoこ5してでぎ 、 罵}、剤溶液の中に入れ溶液内で試粋レをカクハン’し,24時闘放置しておいたo無処理の試lsl・土、においても炉乾燥したも¥ o / \ / 暑 4/﹄1を調べるためその濃度を種々変化せしめて実験を行なっため10個分の実験データをとったoこれら10個分の試料を炉乾燥しこの試料土約2kgを刀の界面活性¥ \…×10−1 〆一!、、1 、吃’慨回員の総E一つの粒径の±に対して界面活性剤の透水性規制の効果たが,詞一濃度:のもとで同一1並{釜の土の規制効果をみる¥一 1 ! / ’2った試料が乾燥しても,透水性規制の効果が減少しないかどうかを検討するものであるoすなわち,まず,ある1、、、 本実験は一度界面活性剤溶液に浸して透水試験を行なソに,はめ込んである0監、︸篭3 2 98765 4 3 2 一987654 2・3実験方法 9 8 7 6 5 4を幅1cmのブリキ製円環に.ハソダ付けしこれをゴムセ!第二園目の場合!1×10’喝o 1隔 ’2o庄溢径025給.15㈱砂 、ノイゲンE爆2艇幾53 魂(PP喝,婁ずっ重量100gのゴムセンで衝撃を与えたo試料は完全,飽和の状態にし,給水装躍から蒸留水を流し込み,約15図一一5 乾燥後反復使胴した砂における透水係数の変イヒ5時間通水後透水係数を測定した。15時間通水すればこ43の試験装置内を流れる水は十分・定常状態、になっていると1一、一−王嚢∼2考えられる。 以上のようにして透水試験を終了した試料±を炉乾燥し,これを7」の蒸留水中に入れ,カクハンし,24時間放羅しておいたoこの湿潤土を透水円筒につめる方法,完全飽憩の条件,通水時闘な「どは前述の試験方法とまったく同様』であるo31×IO−3錺 9漆 7覧 4灘 32 使用した堺懸活1生斉1勲ま Polyoxy−ethylene 区1ycol al『kyl P敷enol ether(商嶋名ノイゲンEA120)であるo悟1×10鴨‘藝華ヨ…妻120のHLBは12Pであるo ここにHLBとは非イオン 9 8蝦 6 5 4 3界面活1性剤に適用されるもので,Hydropkile Lipophile 2ノィゲンEA120は非イォン界悪活性剤であり,原液の謎農度は100%1で黄色油状の液体であるo ノイゲソEABalanceの略であるoこれは界颪活性剤の親水基が分子1×10騨内て㍉占める害聾合を示し!,親水惨三最ヅての界藤藻舌1生を40とし親油性最大のものを1として,1から40までの数字で葎斐蕪. 5翼ど隷,注:料径0.150−0.Gア4mm砂 /イゲンEA120処理o1 2 3 45 農 度 (pp赫)図一6 乾燥後反復使用した砂における透ガく係数の変イヒ衷オっしたものであるo一14度と透水係数の関係を示し,●印は第一懇類の試料を乾蒸留水中に浸すと,表面に吸着した界諏活性剤分子が膨燥してふたたび透水試験を行なった場含(第二回目)の潤作用を起こして界面活性剤溶液に試料を浸した場含以透水係数を示す。○印,⑭印はいずれも水温を20。C,間上に土粒子蓑藤の濡れの程度が増加し,吸着水膜の厚さゲキ比をθ漏1に補正した値である〇二本の点線で囲まが増火し,かつ界繭溝性剤分子・闇に強力なnet−workがれた帯状部分は濃度による透水係数の変化の傾肉を示し形成されるため,大幅な透水性規制効果があらわれるもたものであり,この帯状部分のほぼ中央を結んだ一点鎖のと推定されるo覇勲まこの傾向を一つの曲線で表オっしたものであるo 図一6は0・150∼0・074mmの微細砂の実験結果である。 図一5は粒径0.25∼0.15mmの試料土の実験結果を粒径がノj・さいため界藤活性剤溶液中に漫しても規覇効果示すo第一・回目の場合は濃度が3PPMで最大,の透水性規力∼あらわれなカ・ったカミ,これ、を乾燥せしめることにより・制効果を有し,第二圓目の場合は濃度が2PPMで最大の規1擁効果カミ顕…欝に濡忍めらオ’しるということは,」乾燥により規で1調交力果カミある。 また翁篭一・回目よ り雛ぎ二二[置1目のプヲカ三透ガく界醐活1生剤分子が土粒子衰置1に強{13励勺に吸着させられ,性が大幅に減少しているのは明リョウであるoその結果透水1生が規f罰されたと判断でき・る一であろうo 図一6は粒f蚤0.150∼0、074mmの微細砂であるo粒5。 あとがき径が小さいのでそれ自身界面化学的に濡性であるから,第一回目の実験では界藤活性剤で土、粒』子を処理しても透 以上述べてきたように,界麟活性剤で処理した試料土水性に変化が見られ、なかったが,第二回目の場含は試料を一度乾燥すれぽその透水性規制の効果はさらに増大す土、を乾燥させることにより顕著な規制効果が認められるoこれは湿乾の状態を繰返すような地盤(たとえば河るQ用堤防など)に適罵すれば衛効であるoまた界面活性剤の土の透水性規制効果は連続通水によるも減少しないこ4.考 察とを考え念わせれば,土木工事におけるワキ水,漏水に 界面活性剤が土の透水性を減少せしめるのは,つぎのかかわる諸閥題に.ついて界頽葦活性剤はその邪1用薙酬直が大理由によるものと,懸われる。まず界断活性剤が±.粒子表きいと言える一であろうo面を完全に濡れの状態、とし,流水と±粒子との界面摩擦 界面活性嗣による透水性規制は確かに掬効であるが,を大ぎくするoカ・つ土粒子蓑悪の吸着・水膜を厚くし,荷トその反薗,界醗活性剤の透水性規鯛機構はい雲だ明確に効透水断悪積を減少せしめる。さらに騨醸活性剤の使用は判明していない。この点を究明すればその改良発達がにより±の透水性が1/10∼1/100にも減少することを考期待できるし,今潤の硬究をさらに幡広く進めて行けぱえ.れば,前述の二、つの因子以外に透水性を規制せし,める界鋤活性剤そのものの特性も解明されるだろうし,現地霞子カミ存一在澄『る可露謝生カミあるoづ隠なオっち界醐活1生斉1j分子施工の力法に関連した閥題も解決できるであろうo相1互聞に形成されるnet一、vork’であるo土粒』子表面に.吸着した界面活1生剤分子と他の盤二・粒』子表面の分子との1裸参考文献にnet−wo炊が形成され,透水を妨霧すると推定され1) 松屍・竹干:土の透水性に関する磯究,土木学会 第191郵1》く学鱗騨{会講演概要皿一一36,1964.るo 乾燥後反復透水試験による透水性の大蠣な減少は,つ2) 松尾・佐々木;土の不飽和漫透に関する研究,土 木学会関西支部年次学術講演会講演概要斑一14,ぎのように謬色明できると、思うo}ずなオっち,界礁テ舌1生斉lj溶 1964,液に試料を浸した場含は土粒子蓑面に吸着する界面活性3〉 松尾・塚原1土の透水性規胴に関する研究,土木 学会第20隣年次学術講演会講演概要頂一91,1965.4)松羅・塚原・大井=土の透水性焼制に関する研多ピ剤分子の量が眼定されるであろ5が,一づ変乾燥すれば水溶液状態として試料中に存裡している界顧活性剤分子がニヒ、薯翫子表縣に弓魚制白勺に吸着さ・せらオエるQこの}詑燥試オ斗を一15一 土木学会第211鋸Fl欠学みll1諦乞…桧1縄1{概要皿一20, 1966. | ||||
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タイトル | フィルター材としての布の応用 | ||||
著者 | 松尾新一郎・冨田武満・横井照明 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 17〜22 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21181 |
内容 | 表示 フィルター材としての布の応用郎*松 尾 新田武満**井照明**繭横1. まえがき 従来,集水豊排水のためのフィルターとしては,砂利と適i当な細粒土の混合物が使用されてきたが,土材料はその施工がむずかしく,多くの労力が必要であり,それほど経済帥ではない。 斜磁保護工法や,ダム工事では,ワラや,麻の土俵が従来から使用されているが,なにぶん従来の布は腐食されやすく,強度が小さいので,一時約なものとして利用され,その他の土木工、築に雀みられなかった。しかし近年化学繊維のめざましい発展により,繊維の耐腐食性,強度ともに著しく改良され,土木工事に徐々にではあるが利用されつつあるo 本研究は布を半永久的なフィルター材として,使用しようという試みであって,布目の大きさと保護される土の粒径および,粒径加積曲線との関係ならびに,細粒土の布隣通過の状態を明らかにするものである。2。 実験の方法と器異No.2の布 本研究に,使用した布は表一1のとおり,11種類であり,布目の大きさの測定に,顕微鏡の接眼レンズに目盛りのついたものでのぞくのと,顕微鏡写真による2つを併用したo布目の形状については顕微鏡写真一1を参照していただきたいo蓑一1使用した麿f布目No 1 #3帆布(ω95×5123456789布目の大きさ測定不能ナイ搾ン0.2mm角聾1帆・甫性)94×51灘定不能84GO手1怖(生)98x103重5890(〃〉(〃)10圭5×405031mm角008mm角O,06mm角51GOO(〃)(〃)38×50O O8nlnl xO、25mn153000(り(〃)98×50020mm×0、56mm055mm角54GO(II徽〉(生)99x5086GO阻布(〃) 104×10010ポリエチレソ0 83×0、18mm11P、P0、46mm×0、23mmNo.3の布*京 ・コー1曹No.4の布紳京都大挙工学部・技術資17一No.5の聯No.9の布No,6の窟Noユ0の布No.7の布No,11の布No.8の布スケール(0.01mm) 土試料は図一1の粒径加籏曲線に明らかなように,川ものであるoこの装置は、最初にゼロ調整つまみで,メー砂,輿砂土,(花コウ岩の風化したもの),砂質ローム,戸ターの指針を透過度目盛りゼμに合わせ,蒸留水のはい一ム (1銅東1コーム),石炭灰の5範藪を11種ヨ顕の矛巨と糸[1みった試験管をアダプターにソウ入して,光電調節つまみ合わせて実験を行なった。を透過度痛盛りの100%に含わせた後,未知試料のはい 布目を通過した水の濁りの測定には,光電比色欝を利った試験管を標準試料の代わりにソウ入し,透過度また用したoこの測定計は,測定しようとする水に光が当っは吸収度の数値を読みとる。また水の濁りが濃く測定不た場合の光の透過度と吸収度がパーセントで測定できる可能の場合は,これを蒸留水で何倍かに薄めて測建する。一18一一・・って,フルイ分けをし,その試料を水中に.懸濁させなが3ら,墳i目を遊註し,オくとともに通過したニヒ考鋤ヨニを顕、餐致鍔孟と修を 竜oblect micτo−meterを利用して最大粒径を見つけたo為 昏 碑 迄 診ウ 表一2 布目の大きさと通過粒径繍慰欝 (Dmm) (dmm)・ \1占蒋 砂・塾婚 脇皆口 珍N・刈 シ守憾 2!02角0.25∼0 11 《i・踊0、35∼0「25シ・{占唱rよ’口醗ロームンル1贋ローム2 E Q§54 ! 0 20 40 60 80 ぎ10、08角』5二10・06角1訴oo孝立径臓蠕 畑分(%)100 710、08xO。25 一 ’罷’’’” 8’イ①!80’,’1 1②40 1 (雪)/01以下500025以下80、6鋪0、55鶏O、075以下0、03∼O。04O O2∼0035005000 25以下0,050、35∼0 250、30以下5360,85∼0.600、80以下145、4*50、0∼60 0*水流の強さとこヒ粒子100.83×0、王80、60∼0、400 45∼0、6072.3の融過によ110、46x O,230.45∼0、350 45」以噛ド97.8ったためり目力ζ£ζカζ実際に現場において,布を斜面などに施工、した場合,こ20 ノ璽 ♂⑤“一 F l lO Q1 (%) この実験では,懸濁状、態、で布目を通過させているので,//多/》 ! ’ 一 }もco1 一0.20×0、569 16σd/0×1GO ぎド 診1憎 砂 3瀕ローム通過させよう通過した粒径とした粒径01の実験の結果よりも小さいめの粒径のものしか通らない1i oと、思、オっれるo 図一3は両対数プ雛眼融驚に,イ黄噛駐こ才σ目¢)ゴくきさ,縦il噛図一1 土の粒度試験結果に通過最大粒径をプ欝ットしたものであるoこの図からつぎに図一2に.示臼すものは,円筒の底部に.各種の布を張り,円筒中へ試料を入れて,水頭を50cmに,保ち, 明らかなよう050 1「に,士粒子・は布目の約1/2鋸のもの窪で通水および土粒子の布鼠通過騨の関係を実験する一種の定αlo』計量水いて行なったO O5ものであるが鏡と object micro−meter(1/100mmの目盛りを刻んこれは砂(比璽2、65)につ一トく この布洞を通過した土粒子の粒径の測定には,顕微過可能であるo1誤水位透水試験羅である。砂よりも比重図一2 二夷霧奥・装羅肴だスライドグラス)を使用したoの軽いもの,たとえけ{,石3. 土の懸濁液が布フィルターを通る場合001 O,05 01G O50 、O炭灰(比璽2、 図一3の装置を用いて,水中に土試料を懸濁させた状 布 署 Dス さ き (㈱)態で布目を通した時の土試料の粒径加積臨線と布隣の大 図一3きさとの関係を求めよ5としたものであるoでは,恥目の火きさM(mm)士、粒子の径をD(mm)と この結果は図一4から明らかなように,布目の大きさ以下の細粒土を含有しているパーセンテージの大きい土試料ほどよく通っているoこの実験の場’含,布自を通過する時の水の状態1は完全:に乱流であり,布目通過の状況は一・種のjet流とも考えられるので,布目は元の火きさよりも広がり,撫目より小さな土粒子は、ほとんど通過可113)にっいて行なった結果すると・Dく俵耕という関係繊ラされる・したがって士粒子・が布農を通過する時の通過可能最大径は,ニヒ粒子とともに通る1水の流速によっても変オっるカミ,この実験では最も大き1な要素として比蓮が考えられ,その他土粒子の形状,水の粘性,布目の織り方,布の収縮,膨弓長に1左,右されるo能と推定できる。 しカ・し徐々に二布目に亡ヒ粒子が詰まり,4. 布7イルターから押し出される粒径と微細土粒子の流出は隆.ILされる。 布貝を通過する土粒子の最大径と,辮目の大きさとの関係は砂を利用して,表一2のように各種網フルイによ一王9一 布目の関係図一2の実験装置を用い,円筒中に高さ9cmまで試1αoり o 一 ム 『す/一一一一を順ローム}一”㎜牝 ゆ肇 ’庸””扁石炭灰 , ’ ’監60一聯一 ロ ーー榊一真砂土一一一 砂醐◎ 評【!_ ’ 、1 ’! ’糊丁 一ノ マ齢F一一乾甲一1目!OG工(醐禰 『へ(m旧)帆獺7図一4(v)!@亀80 ①一⑤試帽祉状i齢悪.㊧⑪試勉ク窟ン状鰍薄、!② ’冊60 一一一一b灰灰 ’ll鯉『劇 1⑦..κGαGOI1 僻OOI Ol 帆剤04 0フ ル ィ ①一⑤試1舗祉状態朔藝 ◎フ ル イ (mm) 1汐④ ! ピ!1 ノ ,’ レ/20 ! ’ 1’ 旧 一 ,一 1 }ぜoDσG1一三.oフ ル イ (mm)133振1・/_ ロ ー一一顎ロームゆ40 ー構一真 }一陣『砂『 日 _ ム榔40翻曇舞ー禰一li{砂、=丁一一一一砂}0 l l ■/ /! ’/ !@、、_κ『0001 00! 01}10イ (繍)001 帆楠60、1 10フ ル イ (圃 フ ル 図一4(棚)図一4(w)一20一乙一①丁 一一 1 1 ’ 一Oooo1ー}}一砂質o一ム㎜20 20鰍・p一一一石’賢灰60余④⑧/◎募ン④⑬③レえ﹁﹃1余’ 一一 戸③! 『帆布Noio逃80ノ!◎ ㊤zノノ一 ①璽〆’一一一一石炭灰帆布肘α91・0(mm)’甲◎ 祠 ワ⑧!’!④∼⑤試1物クハン状態の緬絡①図一4(鴨!ひσ 60②ノ㊨001 0.1フ ル イ図一4(璽)一⑤試糧鮭脚齢願9るノ 一 一 「 一一一一砂綱001 01 帆舳5騰帆布討05 ⑧// ー一一真砂土脚4G閥’ ’ ■ −②酬’①﹃ − 一 ’ 司 」 犀Z/‘ 一 口 一一㎜砂質ローム◎/ 一一一夏砂土 ノ00001冒石炭灰 ’一 ム50傘曽 騨ノ/4⑤㊧⑤試料カク1・ン状態噛‘皿}}}砂質ローム 一一一砂①一⑤諦描止状態朔置〉80摂ト_ ロ ー ム⑤鉦!’帆布揖09’’!ノノゆ墜〆’一一一一一石炭眠60$80−iO 帆獺α8図一4(w)帆布No5④一⑪試勧クハン状態の贋凶・ 20綱/璽④10り一80細◎/①畜一岱ool o1(mm〉10σ織40− ’_−図一4(夏)倉 / ’/ ’/ ’一 ← ノ β’ 、1’’OoぴOl一一一一 砂2⊃’ ノ’㎜一一憂贋ローム}”一 どξ砂土脚40’(◎ー ノ ④一_曹”胴謄’閏石炭灰 0 一 ム60〆レ/多④一⑤試勘勿ン聴嚥1闘33↑1 ③、1 『,”一④,!4R/◎20/4! /③/6囲⑤鯉帆布Ng8鍍go『一一一一砂質ロームゆ40 ー一一真砂土レ ㎜扁冊一石ニ1σ⊃z③!②余Z’’’⑧甲 一 甲④/’1診’ムlo 01 7 ル f100ロ ー1o図一4(1)『帆布削①00QGI OQ1OQGI OQ1、G7 /1 ’ ,’ ’一 濯rloQ鰍④③’デ20 ! _ ! !’9桟ノ}一心砂質ローム鵬40ジ㌘z ⑥④④一⑤試彬クハン雄の櫃中〆/陶40 _一一一一宵百穿二120鍬ム ー ’ ﹃ ノ60巾①一⑤試柵延状態の順鍍80/7.’ 伊 一 一 一ワ 7 『 虐⑤⑳帆布ド07z’㊨ 1 ’④_闇”一一石炭灰 1磁虐’〃①一⑤試言櫛止1聴の、葺⑤!よ④一㊨試勧彊ン状柳矯 ,’一8r − r r⑥,帆霧餅02!が最も通らないという共通性を持っているoこのことか⑤璽帆布No“①∼⑤爵騰止状態の順§80常に早く,試料が完全1に懸濁した状態で蚕目を通ヨ働し沐こ/1一 [齢需鴨一哺桐鴨石炭灰時を除いては,保護される土、の透水係数の大きいもの,/!/,ロ ー ムすなわち,布を通過する時の水の流速が大きい時,微細土/一一一砂質D一ム5一一一翼砂 土酔﹃㎜一一一砂1【11給一 酬’一∠④◎④一⑤試料カクハン状態の櫃03ら考えられることは,保護される士、を通る水の流速が非罷 一 顧粒子は水とともに移動させられるために,フィルターを⑥/②/通って流失する土粒子の量が大きいことを示している。ヱノ1 ◎/ー ノ ’ノ −’ 1’Oo轍③’001 つぎに水の通過は,時閥の経過とともに,布琵1に土粒◎⑦ ,ど’子が詰まり出し,、悪くなる傾向には1あるが,その後の水EO I − 10 帆鋪ね11の通過量が一定になるとともに1,土粒子の通過はほとん(mm)ルどなくなるoしたがって現場において,フィルターとし図一4(K)て施工した時,30分∼60分後には布を通って流れ出る水料を入れて,円筒の底部には各種の布を張りつけた。測量は平衡状態(一定流量)ンこなり,布目を通過する土粒定方法は1種の試料および布に対して,測定時間を3回子の流出は目詰まりにより,ほとんどなくなるoないし4回に区切って,その時の水の通過量と,比魯副5. 2枚の布7イルターとしての効果によって濁度を記録したoなお,土粒子の通過量が多過 これまでは,フィルターとして布1枚だけを使用し,ぎて比色計にそのままかけても測定不可能の場合は,何借かに薄めて,値を出したo比色謙の透過度と溶存士、粒各種粒度分布をもった試料との比較実験を行なってきた』子の重量、パーセントの関係は図一5から決められるoが,当実験では,布を2枚璽ね合わすことにより,王枚 この実験では フ5動水・ウ配i審6の場合との比較および,辮のどのような組み合わせが最:も効果的なフィルターとしての条件を満たすかを調べるで行なっているために行なったものであるo _ε⊃ので,布屠を通 蝦:も劇ワ舞ミ白勺な糸目み’含オっせセよ,許r目の3傑纏罷度異なるもる演前の流速は 85通’常の現場にお6(0,06mm)の緯み合わせ,またNo.2(0.2mln)とNo・のであるQたとえば,No・8(0、20mm×0・56mm)とNo・6の緯み合わせが,土粒子の通過が悪く,水の通過が良いフィルターとしての条件を満たしている。また布1枚いて,斜面保護 蟹などで布をはり goつひナた3腸・禽・よりの場合と 比べると,水の通過量はたいして変わりはない !し璽もプくきFし・ので, 蝿が,土粒子の通過を阻止する点では約20%良い効果がこの結果は現場現われているo布を2枚重ね合わせる場合でも,保護さにおいても十分 100れる土の側に1荒い弗目を,その外側に細かい布目を殿く 0 1 2 0に適用できる。 喀 重 量 く%)糸巳み合才っせ一のプテカ三より良し・劇7果を多§蓬軍づ旧ることをよ, 砂禾1三図一4は布目の 図一5と適当な混合物によって俘られたフィルター材と同様で径と,実験に用いた5種の粒径加積曲線を書き入れ,ま、ある。粒子の通過順序を示したものであるo常識的には布目の6.あとがき大きさと粒径加麟曲線との交点以下の細粒土を多く含ん 理想的なフィルターというも研よ,フィルター材によでいる試料が,布躇を通過する±.粒子の量の多いは、ずであるが,この図表では,全く逆の結果が出ているoそこる水の損失水頭はぜ幹であり,なおかつ微細土粒子の通でたとえ1《,No.2の才百(才葺目のゴく1きさ0、2mm残導)に過をはばむものでなければならないoその、点,嘩をフィついてみると,交点以下の粒径のものが17%の砂が最ルター粧として使用すると,初期の土粒子の流出は避けも良く通り,順に24%の真砂土、,44%の砂質群・一ム,られないが,時間が立つにつれて,布目に土粒子が詰ま87%の群一ム,94%の石炭灰という領序で試料が通ってり出し,土粒子の通過はほとんどなくなる。一方,水のいるoこの傾向は大体,すべての布について共通のもの通過状況は土粒子の目諮まりにより,ほんのわずか止めであるが,例外として,No、4(0、31mm×0.31m組),No、られるに過ぎないoたとえば定水位透水試験器を用いて7(0.08mm×0,25mm),No。11(0.23mmxα46mm)は砂だけの透水係数と,砂の片側に,布(0.06mm)を張り少々異なる傾向を示してはいるoしかし最も通過しそうつけた時の.透水f系数を潰1定,比較してみると,前旛は,もない砂が最も良く通り,f没も良く通過しそ5な石炭灰2、01×10幽2cm/sec,後者は.8.71×10憎3cm/sec と出てお21り,布による透水制御はそれ程大きなものとなっていな・いoそれゆえ,実際に.斜欄保護・や,土1表として布を用い保護される土、の粒度分析を行ない,微細土粒子の通過がほとんど不可能な、点としてDlo(10%径)の2∼3摘のると火きな効果(施工が容易,経済的)をもたらすと、思布目を用いれば,十分にフィルター材の効果を発揮する。われる。 最後に布を提供して頂いた太陽工業に謝意、を表する。 布をフィルター材として用いる時の設計法としては,一22一 | ||||
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タイトル | 地下水位変動の非定常解析についての考察 | ||||
著者 | 松尾新一郎・河野伊一郎 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 23〜27 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21182 |
内容 | 表示 地下水位変動の非定常解析についての考察松 尾 新郎*河 野 伊郎** Dupu玉t−Fo11cllheimerの仮定が成立すること。ii)喋. まえがき 変動前の地下水流を定常流と考えることoii玉) 地下水流を定常流として取り扱いうるか,あいは非定常流として取り扱5べきかは,対象としている滞水層を含めた地下水蔭身の性格,研究や調査の厨的,あるいは要求する精度によっても異なる。定常流としての変動解 変動前後で地下水流の幡は変らないと考えるこiv) とo(2〉 仮説と準深説明図(図一1)のよ5に地下水流の縦断面をとり,上析については別に詳しく報告する予定2)であるが,一方非定常流としての解析についても,広域にわたる地下水副(平の場含にはつぎの2つの理由により研究が渋滞していたoその第1の理E魯は,擁界条件などの設定の段階におAE湖き+b一旨+,いて透水屠厚さ,透水係数を連続して調査できないとい5こと,したがって透水贋厚さ,透水係数がすべての地IA沼、点で一定という限られた条件の内で解析した結果がどの程度実際の変動の推定に役立つかという、点に疑闘があっ とたことである。第2に解析計算を背なう場合,数学的に圭也下水f立等高線は初期条1牛,魏界条1牛がある限られたものについてのみ解き5るが,一般的な解法とはいえないこと,すなわち透水屠厚さ,透水係数が一定とい5条件の他に,蛮鋤自A身が三角関数であらわせる周期変動とか,一定水面低下臼甘(馬)/7・ 、/ど/・’(上昇)による変動の伝搬などについてのみ解析可能であ/、/!’ったため,任意の形の変動に,関してはあくまで定性的な.髪 l lh“ 1結果の推定にとどまっていた。本解析法では上詑の欠点嫉を取り除くため,滴塩に舛しては,定常流としての解析で用いた,,準深”の概念を非定常解析の場合に拡大してノG(竃A7準不融噸応用し,後商に対しては,微分方程式を差分方程式で近z0似して数縫計算を行なって解析する手法とした。数魎謬算を行なうにあたって電子計算機を用いることによって日図一1解析法説明図短時間に少ない労力で筒い精度の結果を得ることができるoイ〈縦 断 面)1(属1流から河川あるいは湖沼へ流入している2流線問の自由一地下水流を考えると,前提条件玉),圭i)より式(1)が」2、解析法成立する。 Q瀟雇・hゐ…一一一一…一一…一・一一(1)(1)前提条件 ここに,Q:2流線闘の単位時間当たりの地下水流量野 本解析法は,地下水流がつぎの4つの条件を満足するゐ:透水係数,歪=地下水位コウ灘,h:透水屠厚さ,ことを鳶尉是としてし・るQみ:2流線閥の透水断面の幡 i) Darcyの法則が成立,することo 地下水位を測定し地下水位等高線図を描けば,地下水、*京都大学工学部教授・ユニト与料京綿大学工,学部、溝師位コウ灘∫,透水断面の1隔ゐは比較的容易に.求められるが透水係数ゐ,透水層厚さhを全域にわたって測定する,一23一・ことは実際匿1題として不可能であるoとくに.滞水層(透 H∂∫ ∂わ +一一一・一…一「……『………“一…(7) 6 ∂ρo ∂ω水性ではあるが地下水流に直接関与しない1習〉と透水厨の区別はぎわめて園難であるoそこで龍提条件iii)によ 式(7)の微分方程式は非線型であるため一般には解くことができず,これを式(8)の差分式で近似する。り変動購の地下水流に対して式(2)の仮説をたてるo ぞ(99τ十窃)瓢斑H(忽十廓){F(碍十4コ9)一F(ρ9〉} (Q/海)=一定……一一……臼……町一…一・(2〉 縦断面中の任意のA−A1地点における三褒水艘厚さ妬を測定すれば式(1)より(Q/海〉α襯猛1勉妬が求§iり,式(2)の仮説により式(3)が成立する。ただし,添宇は当該地点・4の各値をあらわす。 一H(鎧〉{F(飴一」①)} H(ag) 十 {F(駕十4コ9)一F(コ5〉}{δ(紺十4田)一δ(ρき)}〕 δ(欝) 十F(ρ9〉 …“……『…““rり………『一……r…(8) A一(毎>(誰), (Q/た)α=かHゆ または, ただし,Fは差分式における地下水位の標蕎であるo 1 1 E諜(Q/た)α・一一……一甲・“一一・・ 一…・(3)右辺のFはすべて麓τのときの値であるo δ ∫ とくに,地下水流が近似的に平行流と考えられる場合 ここに,Hを“準深”と呼び,武(2)の仮説のもとに碍られた透水層厚さに準ずる∬を実際の透水履厚さ13と区、別づ「噂るQには式(7)の右辺の第3項が省略できて式(9)となるo F(¢,τ十蹴)コ盃[π(郎十4欝){F(55十4湿)一F(田)} し・ま,わ罵一・」定, とづト廓れをま式(4) となる0 一π(欝〉{F(餌)一F(ρr一∠剛+F(・3)・一(9) ハギ (4) 4瓢,・壷のとり方 1 H瀟(9/乃)αひ一 ・・……一“『……r…………ヤ・…(4) ∫ 微分力程式(5),(6)のQ,∫に・対陀・して・差分式で ここに,α:単位幡,単位時間当たりの地下水流量 上で定義した非定常解析における準深の意味は,透水騨彫さの中に透水係数の変化の要素を包含せしめた透水容量.の性格を有するものと解釈できるo準深πは透水層厚さhと全く間様に取り扱ってつぎの解析計算を行なうo仮説と準深についての検討は定常解析2)の場合に準ずるので詳しくは省略づ哺る。 (3)解析計算法は〔ン,,Fであらわし,第1添宇は場所,第2添字は時問を示すものとするQ(たとえば,Fη乙・が即=別,酔ηにおけるF) 式(5),(6)を差分式になおすとそれぞれ式(10〉,(11)になるo 隔 Qノηバー24湿・Hηし(Fアー一Fηむ一1・π)みゾ(10) 躍 F?7い期.1−F肌.7乙罵一 (Q’照.1・π一Q’ηし一1・η) 式(1)のかわりに式(5)を用いる。 2β廊 3プ(①,オ) Q(¢,の篇一乃α丑(欝,’) ・δ(①)・一(5) ∂コβ 1 r−r…明曙門・…“q「…』「臼…………「「…一}一…(11) 連続の式は図一2の説明図から式(6)で蓑わすこと 一方「,式(5),(6)をTaylor展開して,それぞれ み肌式(12),(13)で衷わすQができる。 賑一號{砺(隔 隔の ∂Q ∂∫ 蕊一一β万・b一一…り…………『(6) 一H}Pじ。(加)3∂3∫、_._.__(12) 3 ∂駕37,し、,」△1’ 魚一魚一一2β識駕〉(砺÷1・π一磁一1%中Q 一(讐)3・1馨恥ρ+(考)a・魂1∫販、鳴工一一 ’ ’ ’’↑Q△x+△Q ・(13)舜 鑑獅朔 ε蒲∫一Fとおくと式(10),(11),(12),(13)より式(14〉を得る。ただし讃辺の第2添字はすべてπである. 図一2観明図 海α躍 ここに、ノ:地下水位の標商,孟=時閥,β:貯溜係数 ε7一篇εη汁4β(ゴ田)2{Hηこq(ε77 ㎜ε7Fむ)(または,有効空ゲキ率〉 式(5),(6) より式(7)を傳るo (そ)夢昭離+器嘉 一1了η同(εηrεアπ一2)} 一4鑑)2{恥(讐)3・舞批、,一24一 一恥(∠1)3器1肌.、}5。 解 析 例 +考{がイ1)男饗皿 解析例として,琵甕湖東部の愛知川デルタをとり表)げi琵琶湖々水面が周期変1動および勢三周鋤1変動をしたi易合を +読算肌}一一一一}一…一…(・4)仮定して,式(9)を用いて解析を試みたo (1) 周期変動の解析例 式(8)褒たは(9)の解が安定であり,蒋闇ととも 琵琶湖の水画が麦)る時、点を出発点として,現在の水面に.誤差が累積していかないようにすべきであるという観(84.75mと仮定)より1.5m低い礪を中心として振幡3、Om,1剛切1郊の三角関数で変動するものとして式、轄力・ら検討するためπを一定とみなし,式(14)の右辺の第3項を省略すると式(15)カミ成立するo(18)で与・える0 ε一一(・一2雛)ε肌・π 2π ∫(0の罵83’25+1・50c・s365‘…一…](18) +21器Cε肌を2一磨判 単位はm,dayであるo 表一1 愛知llげルタにおける解析条件丞㊥コ、愚)丁Σ・(nl).li詠璽1∫(亜丁幽・!. 書{(繋雛杣器}・一・…(・5〉 10 22758475 4 0 89 90 0 膚辺において第1項,錦2項の係数をともに1/2より小さく一1/2より火きくとり,かつ第3項をoにせしめ0510才L昏よ式(8)1霊安ヌ髭となるo郡i潜の条桝二を薪備足づ鞘るi鍋1系15は式(16)であり,後者の場合は式(17)である3〉o β(∠∫が) β(4劣2) 一々αHく漉く一雇H 脅……●”’…く16)84、902562202。08540860086702587・101771623、088,10王3635889011219!894550556065i射li79798275lGO601lO2709130111118王g o 初期条件ならびに.準深の1直は褒一1に.示すo同表の準 脂β(加)2__.、__…._一__._(・7) 3妬H深は,α瓢4.Okmにおいて1∼α=10・Omを仮定して計算 式(17)は式(16)を満足する。したがって式(17)し,鰍癖陶には(1♂α/β)=1301η/dayJ29=500m,」捗を満足するよ5に加,魂の櫨をとることが望ましいo30day の1直をヌ肩し・たo (5) 上流端の墳界条件について 解析結果を図一3に示す。変動の周期性は湖岸より 式(8)または(9)を用いて数鰹説算を行なう揚合2.Okm以上では消減している。褻た,周期変動の出発に,両端に.おける境界条件を与えなレナればならない。下、轄をcosineCmveの頂部(84・75m)としているため・流端は,湖水面などの≡変動1直が与えられ,るが,上流端に.つ各地、点の地下水位は時翼義1とともに,㊨)るやかに,低下していいては,給水源などがなんらかの形で与えられる場合以るo外には定常流としての解析結果から湖水面などの変動の (2) 非周期変動の解析例影響が1及ばないと考えてよい地、点を一ヒ端とするoすなわ 非周期変動の解析例として,将来の髭琶湖の利用水深ち,厳蟹には士也下水位変動は無限遠に.まで1紫達するが,の拡大と気象条件とを加味し,図一4の破線で示すよう問題の性格によって無視しうると考えてよい火きさの変な水面変動をするものと考える。そのため愛知川デルタで生じる地下水位変動を解析した結果を図一4の宴ミ線で動の地,点を考えればよいo 示しているoただし,解斬条件と しては周1田変重むの毒易合と等:しくと↓動go 圖5贈り,解析剤算には,電子計斜機曜880 KDC−1 を用いたox監3聡8700製860O曇850卜8ヰoOQO 8200 810x=2x=2シ’x編2x編20ザk讐15〃又讐1x竺圭、0ガx竺圭x瀟ox瀟α5km.禦83Q 04,考 察 (1) 従来の計算方法について 地下水位変動の非定常解を求めるセこセま, ヲド紡ミ型のイ薪耀致分プヲ程式を解く必要があり,そのためにはきx罵02 3 4 5 経 遇 年6(年)78わめて単純化された条件と仮定を設定して線型偏微分方程式におき図一3 愛知川デルタに乙二拾をナる周鍔1変動解析‘列25カ・えるカ・,特殊な数’学的技術を要 (彦/β〉篇177,8 (単{立=m, day〉経30勧880 式(9),(19〉をそれぞれ用いて解析した結果にはほとんど差がみられず,図一6,図一7に実線で示すような掻∼5ケ8アo地下水位、変動量,時間の遅れの関係が得られた。ただし昼∼0.4自9とし』て400m,、鷹には15dayをとったoイ、総860 爪 ’イ5. 850王、0 き ナ lr、,》一・∼∼、 \イ嘱 想 凹\ノ1…・隔,へ,マ 840 ム麟 』 x愁 、 き㌔一〉εく(22)による 卜830 罧、‘㍗、翠と Nへ N l l I r L’ 盲 1 820 u l l “ 亀 I u l IFo(胡面変剃 N卜 、 NN禦 E、(9)による\ l l 810 ㌧■ 0 王 2 3 4 5 6 ア 8 9 101112’0 04 0.8 !2 15 2.O x (km) 樫 遇 年 (年) 図一4 愛知川デルタにおける非周期変動解析例図一6 地下水位変動量の減衰したo 式(19〉は地下水位変動の非定常解析によく用いられるもので熱伝導の式と同じ形であるo/ i80/註160 影各・際一一一内一…一…(・9) ∠ ∠κN120ε毫(22)による\ノ剛loo いま,地下水位が周期変動をしていると仮定して,κ皿0 ∠! κ∠G80における変動を式(20)で表わせるものとするo/! i40 1)1透水1習厚さ(一定f直〉z 6!変動とすると地下水位の変動は式(21〉で表わされる9。 ノ E¢〔9)による㎝60 40盤〃 20 り ∫(コρ,ま)認P+4ゐθ一醐cos(σ∫一醐〉…………(21) x (km〉 ∫(0,オ)篇D+砺cosσ渉…一・一……………(20)“!づ〃 園一5に示すように式(20)を湖沼または河川の周期 0 04 08 12 16 2「O α=痂β/2海万 図一7 水位変動の時間的な遅れ 式(21)は,イ)透ガく係数,・透水膚厚1さカミーロ定である 以上の結果より,争敬分方程式を差分力程式で近似させこと,霧)重也下水面が水平であること,ハ)変動が周期ることによって生,ずる誤差は無挽し。うること力凝っカ・るo変動であること,などの隈定があり,現地への応用に際 (3) 準深の変化量を水位の変化量と等しいとおく場しては多くの場合定性的な価値にとどめ,定量.的な結果 合の解析を望むことは困難窪であるo 式(9)においてE=F一σ とおくと式(22) となる○ ξただし,σ=準不透水層面の扇さで忽のみの関数 F(劣,τ÷躍)=A[{F(ρβ十」ρσ)一F(詔)}〔庶膏嚇 ×{F(ρ9÷∠ω)一G(駕÷∠f①)}一{F(謁)一F(郎一∠’瓢)}蜀D刊。c・sσt D 鷺眺emα琶c・s(σトαx) ×{F(95)一σ(ρ9)}1十F(湿)…浄一・………(22) ここに,腐辺のFは渉=τのときの鰹であるo 上記(2)の場合と岡じ条件で解析した結果を図一8%℃2ぺ ■噸又 図一5 霊莞 1男 図 (2) 本解析計算法に1よるモテ‘ル解析 図一5に示すようなモデルを考え,つぎのような条件を仮定する0 2π f(0・の一20・0+1・Oc・s・葡オ砲0)一20・0に示すoまた,地下水位変動量と時間の遅れについては図一6,図一7に示した式(9〉, (19) による結果と比較してその差はいずれも1/10以下,約1/20の程度で非常に小さいo園・一8において,ρ9が大,ぎいところで地下水位の上興鑛,が大きく下降量が小さいこと,これらは式(7)における右辺の第2項の交b果であると考えられるo26一(3年) 時 問 (月)0 1 2 3 4 5 6 ア 8 910 (4隼)11呈2210x篇OEx=O x篇400m胸×二400mx鍔800m 瓦=1一1題遡200 x二8GOm20G田 x漏1,200餓x=1『鷺。。。m/x司、600mノ卜F2,00伽藏19.GqG123456789101112 時 問 (月) (1年)1∩麟12図一8 モデルの解析結果参 考 文献5.あとがき解析法とした。とくに本報告では距離と時間の差分のと1) 松尾新一郎・河野研一郎:鼠由地下水の水位変動 に関する解析法について,第18圓出木学会年次講 演会,1963,5(一部発表)2) 松尾新一部。河野俳一部:湖水顧などの変化に起 因する自由地下1水の水位変動の解析に関する研究り方について検討を加え,微分方程式を差分方程式に近 (土木学会論文集投縞中) 湖水面などの変化に起園する自由地下水の水位変動の解析に“準深”という概念を導入し,微分方程式を差分方程式で近糊することによって境界条件に限定されない3) 置=い野罰弼入:堤体内に』おけ隔るツド定嗜む済己の解法, d二と似させたことに1よる誤差について考察したo 蓋礎,VoL75,1964.4) 野満隆治:海爆地下水の研究,地球物理,第2巻 1940.27 | ||||
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タイトル | 地盤の型と地下水低下工法 | ||||
著者 | 中堀和英 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 29〜32 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21183 |
内容 | 表示 地盤の型と地下水低下工法中 堀和 英*などの観測結果を用いてた値を算出したものであるo1. まえがき(一種の大型揚水テストとも考えられる)この際,水位低 地下水低下工、法の選沢に対し粒径曲線で分けたものが下はほとんどの場合,数日,または数無日後定常水位示されているQこれは, (i)粒経が多くの範囲にまたに落着いたので,このときの諸数修を平衡式に入れて求がるもの,(H)層梱変化の激しいものなどに対』し,て,判めたo断の基準を与えてくれないo たとえば 地下水位低’下工法の実施記}録約40を整理考察するこ 履π(鐸1、2)1・9(婆)とにより,各屠の粒度・透水度の他に,地層の配列,水理二,地下水条件(総じて地盤の型と呼ぶこととする)も ここでH,11は、ウヱルi設置系中心よりR,γは、なれ大’きく影響することに藩賎.これらの関連を考察したo た点での水深,影響圏は軸対象2. 実施言己.録 不完全貫通の場合はForchhdmerの底部流入に関する補萱式などで修証,した。 ’3尾方泣の♪1犬’況を馨面こ示すo表て3士也下ガく講1誉糸合1原とむ土¥蘇・刃1などで透水1轡と連らなってこれに補給するものの存在を需し・,オく理条舛二と壱訟掘肖il底羅幻と透ア餐贋1の{立置の適合条1牛を1言50激ことえをま3遇至曳とセ柔掘肖ll置翼より籏産ガ文懸下距酪力論曳くにあり,ウェルポイン1・などが不透水艘に食い入る形, 團難度とは,現地実施工事中,設置のやり直し,機械の追脚などのひん度によって多いものを×,少いものを○,中聞を△として,おのおの1,G,o・5の、点数を与えたo水位,下らないの項は5倍して,その結果0∼9の各数鐙的な「園難度」と呼ぶものを示し得たo不貫通は透水層が厚くウェルポイントが貫通していないものを示す。地層の配列は浅部透水性大き1く,深さとと3,考 察もに透水性の小さくなる地盤を漸減,明確に二つの不透1ガく履ンこをよさま才tた透ガく1習を輩笈圧三(暢;ガく)などと名4寸レナノこo算したもので,粒度と透水性との関連を求めんとしたものである。噸oLo0一oo1㎜﹁1o」ン一や下』,部減ヲ,29一中問!馨シ1ム蹟董増閑こ凹’均一;転図一1 地癬の醗列。水理条件と閤難度【いま腿ソイノしコ・一ナー・代i韮ミ碧く紅哲史●墨支蘇3=と1.5不迭水の9透シ水1のム浅3不シ透1水ムの繭深譜過不辿貫 適深さ適深さ過浅504 Q O568 1 L6 4過浅G5認都に150を与えているo 実施結果とは,低下工法実施中の揚水量Q,低下水位臣.駆 状 Cはきわめてゆるいものに70,中問114,締ったもの_Lo_く」9 2適深さ 海躍Cx(♂10)呈11 「下部増不透丞 H役ze11式は,水理恭探 地層の醗列5回圏際会議)によ・って相館密度を求め間接に算繊したQ平均健11 ◎大揚ホ量「t2 1 0 Cは係数でDo臓atにより角の鋭い金剛砂で75,石英 。中揚雄 1一 1 一丁目} ,2は聞ゲキ率ゲキ率は標準郵,入試験N値よりMe旦ze“bachの論:文(第ヨ O小揚水量.上⊥」 ∠は41,42聞の粒径の全体に由める率,砂で180,ガラス球400,ここでは、18Gで計算したo間旨一〇◎Oo 卜Σ器,毒結(士+、、‡ゴ,+禽)「二□43 ここで,o︸︸ η3 為襯CX X42 (1一フ3)298藁76糠5図Kozelly式は粒径曲線から次式を用いて透水f系数ゐを謝一ヘツグー長No (m)ント (本)初初1390390260290go20318743245上290下280187343290185工851708200200三309玉51i51190262182ユ82320上320下延 ,GOO171終2604 4 4 4770、60「6991712222772、01王1工770、33552、53 3 3 35、5初5523玉8m/min実施結果」二2嘆×玉0襯39,玉×10曹352×三〇一3下 3×10喝86×io弔上 7×玉0冊526×10騨0koze無y 蒙ヒ下三、3×10−303243.97「3×工《}阿3蒲76×10甲44、5x10冒孤24×10鴨26、52.424玉313上6。7x10柵382.02.01310下83×10−64 5 4 5667「2101903 3 3 3656.53、73715322 2 25、5550.65 0「65461512 2 2 2660050、051603223 4 2 677887373155232、326526566玉2三25、5551玉o三1三4 4 4 42 3 2 2632、2x10府3229.3×10曽345×10−34×10−33誕1、57×10『387×10−36「5×10冊{上‘象、3×10鱗下4.3x10欄365裏918×10}3窪015支1正0終20m/m魚H駄zen式m/min中2 2 2 22 2 2 2ヱ58713初15115812終上191下1571701工初初透水係数透水係数透水係数 」/m三nm3/min終終1本揚水量全揚水鼠初280170ライザー畏 (m)(台)終王25170揚水ポンプ(台)112125610真空ポソプウエルポイ44×10『25x10『24x10F32×10一瓜5、4x工0ロ33x王O鼎2上 6、9x10−335x10榊9三3x10曽98x王0−36、玉×10曽2下9.7×10欄3玉x玉0憎■0、80911x三〇需32、6×10柵3工×1o−316367.4x玉0朧35.4x1〇一29×玉〇一23114x玉〇一25.4x10ロ21.7x10傭3!1×三〇榊94506∼1076「4x10−22x10隔271114以下略「 (低下深さはヘッダーペイプより低下必要漁まで) 9o●O 9 ㌧ 、、 、 、 7 6隔 一 一 悶瀧ざO o ◎o 5”磁3 4榊 曹 81懸1趣 ア 5◎!o ,瘤属 ,’、 、 ¥ 8肥_9 も.Ooo◎0 10 20 30 40500o辱oooβo or8官t2o〇 三〇 20 30 40(%)少ない1やや列多い1貌1少ない睡多い1多いD隙多い シル1・枯土含有率(%) レキ含膚串(06)図一2図一330突施突施Koz Haz2205723‘6三75ワ47020,1665i三40431101110、38理(m)数71.5!51i 2551I、5つ11594ロウ35石366、68i51355531824 [やチ詑や過1瀬滅匿浅4中問暫漸憎1適い、1日至i不玉235 κt 近I洲li敷 」二下1不チュウ酪…欝、滞01闇13 な不 貰 い通チュウレキ腸水の近不貫い通な不’い通皐0適9貫均一惇いなヒ揚270 高真空55 ∼354950傘oネ0中 ⑳300玉5 ∼ 3小70 63中 68∼72中∼67○05 建築○O○○0火力×X×○3水道20 550壁瞑7凹1O・5建築○鄭0田1魚土建築O中・瞑8∵×△懲ヨ酎黛赴一・不貫瀬・317060・ない・凶x45 水適△△三中葺1△○20i均一l 測1漱l 募ヌ斬烈蔽25玉牛0象O△4シーム○らな45唱○△大鼓加位下152海イとの○牛0不いプ追総,全、ム55∼い近ンポカllgi・1・大火12i1河用Xニトル追構造物対水い設致計中 g5 ○ゆ △O3 海岸や㍉r向了551デルタツし}・ビ.小1ウンポア16δ−0310ジり工蔽、・…・i… …・下水 0小度困搾(cmH9) (m)(%)型40(一部脈)宴幽度罹(%) 1本・ い逝亙1.5・粕止配粥 近 い糞il上な厭 曜デル幻 シルト纏“三545件tT﹁4、612源質地の窒1畦チ(m)75・1三8水給12171玉地下水挫、12 125地段ツx⋮54088ピ低下深さ9○道路000、5ム○O。iT三OO △ooooじじ5 6ア89●oo o■o●3 4二oo圭o餓低下必要深さ(田〉図一5 図一4一31一水門OOO △005987◎建築o 地履の配列・水理条件と脳難度の関係は図一1の通りこれは細粒土の評価と,透水屑の不均一性に』着目し,た検であり,均一型はいずれも低い値である。漸減で不適深討が必要である。Hazen式ではさらに纈対密度の影饗をもっととり入れる必要がある(図一7の資料参照)oさ,脈状,シーム状などが大きい困難度を示している。図一2,図一3はレキ含有率とシルト・粘土.含’有率などとの関連で,レキでは明りょうでなく,シルト・結土では100D1。 塑×8以上はいずれも含有率10%以上に現われているQ図 10騨筆×o 扁=0鴫r隔o隔鳥 隔、一』1’。、、o㌧、、07O、11 S、、、 ㌧、、齢ll、薫隔O.15 EO.08 ひ、×o・聾ほぽ一致する。隔▼覗”●P一一 バーケーン,篇o1948し10『蒔o87ゼヂス1!α558、ロンビア大学土ホ工学教室、oゆ、、一一”X・一G iO2030405G6070809010G 相対密度D,(%〉ゆるい 中位 締った非常に締った 6ooo◎囲3 4t2oo 5Xxα12 S凌 、 、、10悼]囲は2×10−3から5×10皿2c呵sec位と述べたこととも爆 隔 噺いo 「土1と基礎」通巻46号にウェルポイントの最1適範9篭 匙=、8} そ鴫 隔 、いものに最も困難が多い訴一値との関連は図一6に示すo決定的でないが中泣程度の透水度に5を越えるものがなO「29 S 鴨魅◎、◎、ど10−2卿 勘α4 S陶 、、ヤ冊一〇軸r陶 辱ζ﹃’_臨れているo図一5は補給減との関係であるが,補給源近τ、 、驚﹃一4は4氏一下必・要蕩蔑さとのi鍋1系で9以上は7m以上セこ匡艮ら08 S1 1ooE[iドo 図一7 相対密度とゐ億 今後サンプリングの改、良とも相まってこれらの検討が進めば透水度をあらかじめ粒度から推定し得る。o 地下水補給条件,低下深さが照難度に結びつくことは容易に察せられる。 oOoo儲_。瓢。_。上。_・0o lO”3 10曜2 10甲1 小 中 i大 透水係戴k 値(m〆min) 図一6 地雇1の配列・水理条件で園難度を増すのは,主として4.総 括⑤地盤の型(地屠の醍列,透水度,地下水補給条件,水, 理条件など)により各工、法の適含性,難易度,濫意点 を分類し得る。不透水履がフィルター部への流入条件を、悪、くすることと◎透水度は中位がウェルポイン1・に最適の場合多いo揚目づまり現象であると考える。結属,均一・できれいな砂 水量には関係深いが間隔には余り影響しない(「土とは最も容易であり,シルト・結土の多い層,またはそれ 基礎」46弩・参照)。の混入が種々と災いしてくる。灘減・シーム型などこれ◎シルト・粕土の存在に対しては(わが国では多い)設に属するものでは,ウェルポでントのジェッティング敬 篠醜こ』一段,の注丁意カミなされないと交わ果を1ニレ子な㌧・こ二とカt良ンこよりフィノレターヲ形丹丈と,高聾導空測周寺カミ注意P、嶽とな 多い。るo逆に.レキの多い大透水度の地盤では大型井の方がウ◎粒径より為値の算出法は改善をまって精度を上げ得れゴレポイントより有利で,揚水ポンプ容量,管の流体損 ば実用になり得る。夕乏カミ問1題となるQ◎その他園難度の大きいことが予,想される揚合は,間隔 珪藻土のような突起の多い細粉が目づまり防止に役立 ポンプ台数,低下深さなどを窟利な方向に設計するQつことを実験的に確認したo Kozeny式ではやや過小の郁直が出る結果を示したが,32一 | ||||
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タイトル | 泥水工法における泥水管理に関する研究(第1報) 簡易有効性判定法 | ||||
著者 | 喜田大三 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 33〜38 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21184 |
内容 | 表示 泥水工法における泥水管理に関する研究(第1報)一簡易有効性判定法一喜 田大 三*に合わないため,多くの場合には勘という経験によって1. まえがき使用中の泥水管理を行なってきたQそのため,定量的で 近年,建設分野では泥水を用いて地盤を掘削する工法科学的な管理法(有効性判定法)が強く要望されていた。が広く採用されているo本工法では,泥水を掘剛孔内に そこで,まず建設現場で使用中の泥水の諸性質を調査満たし臓壁の安定をはカ・りつつ円形とくに横一長(壁状)したpその際,ベントナイト泥水の機能は,ベントナイに地盤を掘削し,この中に鉄骨または,鉄筋訟ンクジート粘土の活性成分である2:1型膨張性結晶質粘土鉱物ト造りの構造体すなわち基礎クイ,建築物の地下壁,土モンモジロナイトの1博徴的な物理化学的作用によるもの留壁,達、L水盤,地下鉄道の例1壁などを築造することがでと考え,使用中の泥水の物理的諸性質ばかりでなく化学きるo当社のOWS工、法も泥水工法の一・種である〇的諸性質をも分析したoそして,従来の有効性管理上の 一般に使用されている泥水は,ベントナイト泥水であ測定項目が妥楽でない実態、を明らかにすそ)だけでなく,り,ベントナイト珪婁土の7!く、懸?蜀液を主体にし,必要に.応さらに新しい測定項麟を見い出すことができた。以上のじて各種の無機・有機調整剤が加えられている。そして研究成果はおって報告する二予定であるo2に後述するように,泥水は地盤丁掘削に対しきわめて有 これらの研究成果に基づいて,簡易有効性判定法を開効に1作用しているoこれら機能を十分発揮させるように発することができ,第1報として発表するo泥水の諸性質を作成時だけでなく使用中にも管理しなけ2、 泥水の有効性判定の測定項目ればならないoとくに使用中の泥水は掘削土およびセメント1容出成分などと及:1志し,その諸性質は激しく変イヒし 表一1に示すように,泥水の特徴的な機能に.よって地劣化しているoしたがって現場では使用中の泥水管理が盤を掘肖ljすることカ&できる。このような呈尼オくの諸耕幾能をとくに蚕要視されてき1た。十分発揮させるために,使用中の泥水の諸性質を絶えず ところで,以前から地質調査とくに石油・ガス採取時管理しなければならない。そして岡衷に示すよ5な各種のボーリングにベントナイト泥水は緬霧1流体として使用の潔j定項目力材是案されているoされ,泥水の管理法が硯箆されてきた1)⑳。そして建設 さて,泥水の種々の機能ならびにそれらの重要度は,分野でも石油関係に準じて泥水を管理してき1たが,実状掘剛地盤の性状,掘削機械と掘削方法,泥水の循環方式表一1 泥水の機能,1殴質および蟹理上の測定項目泥水の性質を管理する測定項羅泥水の機能を・発揮させる掘削を可能1こしている涯水の機能ための泥水の性質泥水の性質と測定項目との関係(注1)三1(1)12(1)1(2)。搬i肖罎孔1畿やビソト偲一近力・ら掘屑を除去1 適当な比重し,ビットを溝汚留こすると共1こ揮1屑を地表まで運搬する。2三薗当なレオ聯ジ・一白9重生質巳掘屑が沈殿しないように泥7k中に保持(り 紬 性するD(2) イ・一ノレドパリ譲一。泥水の側方鷹力による孔壁土砂の安竃(3) チキソト群ビー◎◎◎○◎◎○。孔壁面に不透水性のしかも強靭な泥膜を作って崩壊を防ぐo浸透沈積梅)形成性辱2尼7表カニ了L塁髪i辱1こ1受透しゲノレrヒしてゴニ粒子を達紬し,また不透水難を増加させることによって地鎧を安定にする。4 すく’れた安定性(懸濁分 散歓)注b ◎=大いに関係があるo O:関係があるo波2) *:簡易有効性判定法で提案し採用している測定項目半 (株) 大林組技術研究所・農縛33測 定 項 鐵 (淀2)○金 濃 度鈷 炭◎○OOO4地 重○イールドノミリュー◎ホδよび湧水i勇止3炭舜子な∼尼壁(泥且莫:}δよひご3チキソトロヒ。一◎◎○◎◎○○◎◎○○◎◎塩類濃度串○OpH○泥癒彫成能徴細粒子濃度*〆掘削孔の形状と深さなどによって当然違ってくる。した14騒㌶〃8がって,それに応じて適切な測定項浸を選ばなければな_!3らない。ア礁劇12 表中の測定項羅のうち,建設分野ではとくに比重,金楽1i墜セ農度,罪占度,懸¥蜀状態カミ璽要室見されてきたoところ力三建篤6 / \ プヘ ペ 番 乙趣5: ヒ 9 筆 10設現場のベン}ナイi・泥水を調査した結果,これらの項目は泥水f乍成時には重要な基準になり うるが,懸濁状態、嘱e l4一ては不適当であることがわかったoさらに現場調査の結 禽 / 4}峰鰻i︳這 8一以外の項目は使用中の泥水の;有効性を判定する基準とし。っ 13_£ 王2果,懸濁状態以外に微細粒子濃度および塩類濃度が必要撫鎌11_縮 10一な瀞」定項目であることを.見いだすことカミできたoこれら3_9一麺2漏8一蝸 7の測定項目は泥壁形成による壁薦崩壊防止という泥水のG6機能がきわめて重要であることを示唆している。以上の擬瞳5〉4成果はおって別に報告するQ 3 2 さてそこで,次の3で解説するように,上記の3つの 王測定項目(懸濁状態,微細粒子濃度,塩,類濃度)を現場〃磐) !! ノ/ /ノ!一廃漿/!/ /グ//!0塩類濃度(m瞭100醸) 0 12 34 5 6 ア8 910で簡易に測定できるように,しかも管理図によって泥水 試勲4の量(覇∠)−の膚効性を明確に判定し泥水管理が行なえるように考案図一1 有効性判定用管理図(当社某現場用)したo串玉 実験2(微細拉子濃度の測定)参照ホ2実験3(塩類濃度の測定)参照3, 簡易有効性判定法必・要があるo 3・1 ま’えがき 重た,この微細粒子は泥水中』で分散状に懸濁していな この判定法は,建設分野の泥水工法において,使屠中ければならないoしかし使用中に掘削土,とくに.セメンのベントナイi母尼ガくのワ侍交餌生をf衛易ンこ半辱定づ聯る新しいプゴトから由来する塩類によって微細粒子は次第に凝集し泥法である。そして本法では,2 に前述した3つの測定水は劣化してゆくoしたがって泥水中の塚類濃度を測定項目(懸濁状態、,微細粒子濃度,塩類濃度)を,化学的しなけれ,ばならないo そして, 図一i中に余i楴泉で示づ}よ手法を導入して容易に測定できるようにしているoさらうに塩類濃度/微細粒子濃度の比が増すにつれ、て,泥水に,これら測定項目を組み含わせて作成した有効性判定の懸ミ濁状態は分散型から凝集型へ移行してゆく。しかも,用管理図(次項参照〉を用いて半ij定:できるように1奪案しこの比は主、としてベントナイトの製漏の愚質(銘柄)にているoよってあらかじめ決めておくことができるo さて,;本法では下霧己の3つの実懸灸を1,2,3とli贋次行 このような管理図を施工,現場に応じて,前トもって作成なう。し駒以下に解説する3つの実験によって,泥水が管理隠1 実験1 懸濁状態の型の分類と判定上のどの部分に位置.するかを蜘って,泥水の衛効性を科 実験2 微細粒子濃度の測定と判定学白勺に診断づ島る0 実験3塩類濃度の測定と総合判定 33 実験1 懸濁状態の型の分類と判定 その際,管理図を用いて測定結果から泥水の有効性を 1. 実験用具および試薬(写真一1)半il定し,そ’の実験で使用不可すなわち廃棄と判定されな 有セン(栓)メスシリンダー(50mJ), メスシリンダければ次の実験に.移るoこのよ5にして,泥水の有効性ー(500m♂または1Z),ビーカー(200m1〉, ポリ製広を科学的に半日定し,適切に泥ガくを管理する0ロビン(11または21〉,ポリ製洗浄ビン(500mZ〉,下 3・2 有効Fl生半ll定尾管理図セン(栓)角ポリ製ビン(2硯)などo 園一1に使用中の泥水の薦効性を判定する管理図を示 蒸留水(20♂容下セン付ポリ製ビンに保存) 2,測定法したo ベンi・ナイト泥水中の活性な微細粒子は地盤掘削中に 2ユ泥水試料を泥水面から適当な容盟(たとえば1∫泥壁形成などによって消費され,その濃度は低下してゆまたは21容ポリ製広ロビン)に約1」採取する(注1)。くoしたがって,その濃度範囲とくに最低限界濃度を掘 2・2 試料50mlを2本の50ml容筒センオスシリン削地盤の性状,掘削の機械と方法,泥水の爾環方式,掘ダーにとる(注2)(写真一2)。削孔の形状と深さなどを考慮してあらかじめ決めておく 2.3 このメスシリンダーを50回手で激しく反,転握iト一34一1 型分散型11 灘中問型ウしたのち瀞置する(写真一3)0ill 裂2、4静置後,30分∼2時闇の潤に図凝集碧 2に基づいて懸濁状態の型を分類する(注3)(写真.一4)。 注1) 掘肖II孔内の1尼水軍試1斗は掘肖1葺幾び)ク (駆)動1降 に,またストレ・一ジダンクの 亭よ十分カクハン したのらに採取されなければなら歳いo l、ii2)泥水の全濃度がr、卜llい場合 i の型 な判シlilしにくい02拠男瓠Lやす 水1;、lxは2 496 {蠕撃 庄意して使魁 である。したがって, き合には,あらか じめ適当な よる、kう1 ?水でうすめる必 図一2 懸濁状態の型の分類(膜式図) 要・があるoただし,この海水の徴細粒子が最低殿界濃度以上であること 注3)ヲ には,1繍ll状態の瓢を30分1111後で分類 できΦ場合が多いoまた莚il状態の観察は炎敬の(ll1(4)ヲ{肇た2ダ)ll(1) ポイントであるから,なるぺく『li,一人で行なうの 力監娃ましい0 3.判定法 懸濁状、態皿型の泥水は廃i棄するものと判定して良い(図一2参照)。辮情によっては廃棄できない蝦合には適切な処鷺をしなけれ,ばならないo処1『メをま技研より別に指示するQ 懸濁状、態、が1型および∬型の泥水試料に.ついて次の実験を行なう0写真一1 実験1の用具 3・4 輿験2 微細粒子濃度の測定と 判定 L 実騨、用具および試薬(写真一5) 三三角フラスコ(200m∫),ビーカー(50藏m♂),メスシリンダー(200mZ),駒込ピ琴欝ペツト(iO醜),滴ビン(50臨),注射i,ll(玉mJ,無色の内筒),涯身捕,垂(2mJ,青色の内筒〉,ポリ製洗濠ビン(500塀),東洋p紙(!5x30cm1三), ガラス棒G支研特蝶∼), 加、、、1装1置(アルコールヲンフひ,カφスコン畔あるいは電禦1器)などQ 技lill特製の試薬No、1,No,2,No.3および蒸留水0 2.測定法写真一2 試料を有セソメスシリ写真一3 激しく反転振トウする ンダーにとる(実験1,2.2) (実,険1,2.3) 2.1 ∼尼水試料をεOmJ容ビーカーに『移し,良くカ・きまぜながら沿三身1’釧のない麟写真一4懸濁状態の各型(爽験1,2.4;図一一2)一35一写真一5 【実彫こ2の用、具と診㌃專蓉2mJ容注射器で2瞬採取し,200mJ容三角フヲス惚に 2.3 試薬No.2を滴ビン付属のスポイドで10滴入入れる(注1,2)(写真一6)。れる(写箕一8)。 2,2 試薬No。1を駒込ピペットで秀2.4加熱装置によって約7分間沸とうさせる(写真哲10mJ入れる一9)。(写真一7)。・鰹鱒雛羅擁 懸簿騨薦ズヘ)熱礁構搬雛灘灘欝騨灘写真一6写真一7試薬No,1を駒込ピペ ットで入れる(実験2,試料を注射・器でとる(実験2,2.1)写真一8 麺試薬No。2をスポィドで滴下する(実験2,2。3) 2.2)①灘写真一9熟沸する(実、朔2,2・4)写真一賃慣紙上に一滴とり,水の色を観察する(実験2,2、7)写真一10試薬No,3観翻器で入れる(実験2,2・6)写真一12終点を半綻した一例(実験2,2・9〉一36一2、5 懸、沸したのち,蒸留水で・金量を約40m∼とする。 2.6 試薬No.3を1m♂裟藻1三身1暑艮で1m♂毛恭力「iし,数秒澱1良くふる(写真一一10)0 2・7 ガラス棒でフラスコ内から泥水を1滴取りだし,㍑紙上にたらす。そして空色に着色した微細粒子のまわりに広がってゆく水の色を1.簑する(写真一11)0 2.8 ま才っりの水カミ無色力・ら空色に変でヒするまで, 操ダi三2、6, 2、7をくり〕厘づ期0 2.9 水の色が’窒色になれ1・3{,試薬No,3を加えないで2分問良く振るoそして,操1乍2.7によって水の色の試薬No.4を滋射器で入れる写真刊4変化を再礁認する(写真一12)。もし空色が消えてン拾れ(郷3,2,3)ぱ,操俘2.6以下をくり返す。難 2、10 脚紙、.ヒの水の色が空色になるに必要な試薬No・ , 翻 濁 屡羅 灘嚢3の添加量(3ラmJ)カ・ら,微細1[子濃度(μ%)を次式に 墾ょって計鱒する(波3)o 試料原液を使用した場合FO・鋤一〇・3∼rO・3欝墾墨糞 姦鍵鰯 原、1夜を211蓄に希霊沢した易合 !ノ=0.6郎一〇・3∼Ψ灘0・6ρ9 0.5了.0 ド ただし,奪.、理隠1(図一1参照)では試料No.3錨〔から乳5 20Z5 3、03.54045510 E 皿 ツ糠1適ちに微細粒子濃度を図士で算出できるようにしている麟量ので,実月矯勺には皿ヒ武で1農度を計糞する必・要はないo懸濁状態σ}型 (誠) 譲三1) 三’角フラス掌の1勺 窪可1こ海、7長試’i誓力;くっつカ・な㌧・ように注,’して写真一15 入れる。沈積状熊の型を判励1する(実験3,2,4) 注2) 試1・一1は一般に沿釈しないで実獣に1 てi『ζいcしかし試 No 3量が驚nVを超える傷脅に1よ、試斜と21部こ希駅して穿 ‘やり 薩づ『 爆る。 注3) }・ε嗣℃は 穿してt として抵い力の敏を採 耳1つ陽るの力二良、・0 ヱ4」8一露13− 3,判定法「1三}麟にあり,各瑛、場に1芯じた3塵IE渡度』ノ技研より1旨示する)婦羅にお犠護欝1㌧礫輝条件3 騎3において原液2倍に希釈(搬細粒子7胴 2.55%)鯵熔誘編騰まi,心隠餌翻離〉2マ丁睦2一 微細粒子濃度が最1邸艮界濃度(一駅d・5∼3%の範条件1、難11ご紳て澗ナ巽1萄6以下の泥水は廃棄する(管理図参照)。 その濃度が最低限折濃度以」二の泥水試胴について,次の実1、奥を行なう0 3お 実験3 塩類濃度の灘定と総合判定 1. 3〉険用具および試薬(写真一13)。有センメスシサンダー(50m1),メスシリンダー(5009㎜8}ml),ビーカー(50m置,200mZ,500mZ),滋照(1mJ・’㎜6皿偶色の内箇),ポリ製洗浄ビン(500m1)などo5} 技研特製の試薬No.4および燕留水鰹4㎜2一王一2胃 /!仮の存在位置叉,算, ! / ! 1 イ/ / 〆■1.. ■ノ /ノ /■ 〃 一〃0奪,(仰/10曜,〉、 〇十登「1’比5678910 4の蝋畝) 図一3 肇建 蛎灸 f列 2、測定法 2.1 ㌻ミ1影ミ2の泓ljヌ登f直ぐこ去讐づ』ず〔,我致糸田薯立子灌乏度カミ1∼3%になるように泥水、、罫、料を稲釈する。その希釈濃度を記録する。写真一13 妻、験3の用具と試薬 2、2 調製された試糊を25m1ずつ10本の50!冠容為センメスシリンダーに入れ,蒸留水を加えて約40m∼一37一・にする(孟蔓1)0 3・6 そ の 他 2・3 試薬No遜をimJ容注射滞を用いて,それぞ L 本法の実験では,蒸留水を希釈水として用いるこれ0.5,LO,1.5…4.5,5・0醜力i琉,さらに蒸留水でとにしている。しかし,蒸留水を入手しがたい場含には50mZとする(注1)(写真一14)0技研の指示にしたがって,泥水作成用の清水を旋用し1て 2,4 これらメスシリンタ㌧を手で50圃激しく反転振良い。トウし1貿}置づ町るo そして 30 分∼211拳1樹の屠弾こ図一2 に 2.本判定法では実験ユ→2帥3とそれぞれ判定しな墓づいて懸濁状態の型を半lj別する(注2)(写!真一15)。がら,必要ならば次の実験を行な50そして,各実験の 2・5 この観察によって,懸濁状態醗型を呈するに必所要時欄は,熟練すれば試料4点当たり1で約40分,要な試薬No.4の最低量を求める02で約30分,3で約60分である。現在,さらに迅速 2.6 管理図において,希釈試料の微細粒二予濃度(2ユに辛ij定できるように1寅討して㌧・るoで求めている)の個所に横線を引ぎ,豆型と確型との境4. ま「と め界線との交、点を求める(図一3実験例参照)0 2・7 その交点より微細粒子濃度の横線上を2・5で測 建設分野におけ門る泥水工法では,地盤掘削を「安全、に,定した試薬Nα4の量だけ1型(左方〉の方へもどる。正、確にそして経済的に行なうために,使用中の泥水の腐その点がこの試料の仮の存在位霞である(注3)(図一3効性を判定し,混水を適切に管理することはきわめて重参照)。要なことで霞)るo 2・8 管理図中の斜線にそって仮りの存在f立匿を通る しかし,施工現」易のベントナイト泥水を調査した結曲差康を弓1ぎ,希覆沢蔀∫づ一なオっち原試撃岳の1邊女剰瑠歓二子一泌慰嚢iとの果,従来の有効性判定法が妥当でないことが判明したoそこで,この管理上必要な瀞1定項目として泥水の懸濁オ犬交点を求めるoこの、点がこの泥水の真の存在位置である(注3)(図一3参照〉。,態,微部i粒』子濃度,塩類濃度を提案し,薪しい簡易凋効 注1) 原劃として將セン(栓)メスシリンダー数は三〇本,試薬No41生判定法を開発した。本法では,これら測定項目を化学 の最高添触温は5m’であるQ泥水試料に応じて,これら他を減らす ことができるQその操作法は郷に畿明するo的手法を導入して簡易に測定でぎるようにした。さらに, 注2) 懸濁状態の型は1時閥以内で判男llされる場合が多いo 注3) 泥水に分散剤を添加している場合に1は・簿理図の縦軸のξ琿に位 置することもあるoこのことは, 泥水がきわめて良娃な分散状態にあ考案し,各項目の測定結果を管理図上にフ順ットし,泥 ることを意1尿する。水の特効性を科学的に判定できるようにしたo 3.半lj定法 本潰1’定法を当社ーのOXVS二【1乖去の方紅工、現1易㌍二適用し, 指適 3ユ 管理図上における泥水の輿の存往位概が王型と果をあげているo且型の境界線より1型グ)乃(奮力)に離れているほど,これらの澗定・項目を組み禽わせて有効性判定用管理図を 終わりに,当技術研究所の中田礼嘉,扇孝三朗両鷺が巽野なオっち塩謬1更浬壌歪乏カミうづ㌦滅まど, また霧散糸田オ並二子・∼農度力詩彗亀’実験に従事したことを付詑するoいほど,泥水の性質は地盤掘削に.対し』曳好である0 3。2 頁の存在位置が管理図q:1の1型と】1型の境罫線参考文献に隣接もしくは豆型の領域にある場合,ならびに微細粒1) 藤井清光1ボーリングに使用する循環流体の処理 法(昭和32年)2〉 沖野文吉:掘襲泥水の基礎と応用(昭和40年)子濃度が最低限界濃度に近い場合には使用にあたり細心の波意を要する。湛意麟項は技研より別に指示する。38 | ||||
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タイトル | 石油タンク基礎の振動性状について | ||||
著者 | 谷本喜一 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 39〜43 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21185 |
内容 | 表示 石油タンク基礎の振動性状について齋 _*谷 本鳳 (2) 模型タンクおよび地盤の設計2〉1. まえがき 模型実験においては,実験結果が対応する実物の挙動 新潟地震において石油タソクの被害が発生したことはを示すよう,模型に1要求される相似律を考える必要があ、周知のとおりであり,今後の設計施工に対し警告を与えるoられたものと考えられる。この場合は砂質地盤における いま,模型寸法の実物寸法に対する比,すなわち長さ・例であるが,最近,臨界工業地帯における粘質地盤上、にの比をλとすれば,石油タノクを建設する例が多く,今後の石油化学工業, λ孟L7誕P……一・・……………一・・………(1)関連産業の発展に伴ってその傾向が多くなるであろう。となるoここに.,ゐは一長さ,添字隅,ヵは,それぞれ模型したがって,軟弱粘質地盤上のタソクの耐震性を検討しおよび実物を意、味するoておくことは掬意義である轟思われるo タソク構造材料の弾性ヒズミε,剛性率をσ,断麟積 各種タンクの5ち,今後の重要性および構造上の観点を丑とすれば,弾性変形を起こす力の比αβはから原油タンクを対象として扱うのが適当であると考え, α肝ε77しσ7幽乞/εPσP且P一一…・……『…一(2)さきに20,000KL原油タソクの大型模型に.ついて実験となる。を響なったが1〉,実物と模型との相似律の要求を満すこ 模型と実物とが幾何学酌に相似であるためには,両職’と力澗§難で, しカ・も大型1莫型を加振する振重贋幾にも!絹題の弾性ヒズミは、等しくなけ』ればならない。ゆえに,があったので,得られた成果は定悟摘勺なものに過ぎなか 鞠ユσ7泥447、乙/傷編コλ2・σ714σP……………(3)ったo 密度をγで表わすと, 死イ竃重比は(γ7冠γp)λ3となる 本文で述べるのは,模型は小型化したが実験方法に改が,これはαβに,等しく,したがって臨H生率比ασは良を加え,さらに1地盤改良の振動性状に及ぽす影響を究 ασ漏GηじノσP瀟λ・γ万乙/γP・…・一一一一一・(4)とならなければならない。朋した一・実験研究で麦〉るo 本実験ではλ讐1/30であるから,模型タソクの壁材お2. 輿験方法よび底板はきわめて薄くする必要があるが,一方では式(4)を満足しなければならないo このような要求を満旨 (1) 実験の概要 最近建設されつつある20,000KL療油タソクの振動性す材料は見当らないので,摸型タンク材料として実物と状を知るためにオ莫型’実験による研究を実施したが,振鋤同様の軟鋼を嘆用することにしたQしたがって,γ7泥響γか機の能力,模型地盤の製作手間などを考慮して,模型寸となり,式(4)よりασ蹴λとなるカミ, この1莫H系も同法を実物の1/30とした。模型地盤は土槽内に造成し,一材料・については成立しないo同一材料を用いると,弾軟弱地盤,砂グイによる改良地盤および比較のための砂性ヒズミは等しくなくなり,次式の関係が得られるo地盤の3種とし,カオリソおよび川砂が用いられたoこ ε11し/εP=λ一…一れらの地盤上に敷砂をおき,その上にタンクを設置しすなわち,弾性変形に関しては,幾何学的相似は失われるたoタソク内には水を’淺ぎ,さらにフ慨・一トを浮かべたoことになるo振動機はコンクジーi・土槽側面外側に取仁1け,土槽およ つぎに時閥に.関する相似性は,慣性力と死荷重の相似一……一…一一…一・一(5)びその上の模型を加振し得るようにし,つぎの請渕定が比を等置して求められ,行なわれた。 T77し/Tp瓢4λ一一…・一一一…一一『一…(6)i)水荷重によるタγクの沈下1となるQただし,Tは時閥を表わすoii)振動によるタンクの沈下 以上の考察から,模型タンクの寸法を蓑一1のようにiil)振動中のタソク壁の振動加速度決定したo桜峯型フ掴・一トは木製とし,ウインドカ。一タ㌔よiv)振動中のタソク内の動水圧20×20×2mmの由形鋼を用いた。v)振動中の地盤の振動加速度 一方,模型地盤と実物地盤との犠似性については,粘着プフ上ヒはλ,内部摩1察角比は1になる。対象とす’る実‘吻・神戸大学工学部.致授・工博39蓑一1実物タンクと模型タンクの・1鋳実 物挨 型47.OOln15mさ8、25mmO、6 m鼠20,0001{L,藏径満さ壁 底 板 厘容恥目 ・ 晦2 No、目O43m1200m起振機O76KL Na隔6 職3甚α80・NoI2 タンク ooNα7Nα9 晦15 Nα旧村・1地盤の貼着;カをo.2kg/Cm2とすると,模型地盤のそれ』はo.oo7kg/Cm2となるが,この程度の1直は模型材料のカオリンの含水比を62%として得られることがわかっNoI6たQ模型砂グイは実物砂グイと受隻何学氣勺に二相似に配置するのは園難であるから,砂の圧入率が等しくなる条件でのような模型砂グイ地盤を決定したo地肪砂砂砂砂グ イ 薩グ イ 爬の 圧 入グ イ 問 虚響言 NoI2範 8 ●N酸o8● NoB 憂ね7 封09 表一2 石少グイコ也壌霊実 物閥ω﹂,1度と同一になるよう締綱めた。このようにして, 表一2 悔16 團5 瀬4 Nor3D一 晦3配02 1 ㌍04 『夕ク 需ン 晦鋒製作した。また砂地盤俸成に当っては,密度が砂グイ密 。加遠度計模 :llま 粘 ニヒ カオジ ンカ 02りk9/cm£ 00071ζ9/cm2径 65cm 4cmさ 11m 36cm O U O11隔 18m I6cm o水 圧 計 o ダイヤルゲージ NαL2,3.6、7.8.水平力講度 鯉04。5.9,一垂直加速度 (単位:cm) 図一2測定装概の醜置 振動中のタンク壁,地盤の振動加速度,タンク壁内面 ウインドガーダーし20×20×2旧偶r薯き壁板PLα㎞熊﹁1起 振 磯ll 45 1φ22mmにおける動水圧を図一2に示す位置において計測したoまた,一定時閥加振後のタンクの沈下も測定した。カオリン1翫PL駄6mm10砂103, 巽験結果と考察 丁禦 砂圭6、.遡i7琢’f潟述汚瑳鵜謬(1)静的載荷試験水張りによる荷重・沈下曲線は図一3のようになり,3種の地盤について比較すると,粘質地盤上のタンクの 荷 重 (t。nlm2)o ,鴨麗の設i戸プ橡弁14施0,0450,0900,B50.1800.2250,2700.3150,360蒋ご誉工:争∼ i肝呪 図一1砂グイ地盤」二の模型タンク ・蓄占土地盤 1 』 ! 以上に述べた模型地盤およびタンクは図一1に示すよ電20而nlOL」5 l l L l l l・一一一驚砂 地 盤。一一一一一一一。砂クイ改良地聲6単位:cml010頂in20細うに配1置し,振動機で加振するようになっている。振動 図一3静的載荷試験における荷.愚・沈下量曲線は2鮒琵1心式で,ヱ3cpsにおける遠心力をオこ2.4tonであ1究下がもっともゴぐき’く,ついで砂グインこよる改良地盤iのるが,この場合は水平加振を行なった。そ、れが大きいo沈下量の大ぎさを最終荷重において比べ (3)静的載荷試験ると11、:311の程度となる。これから,砂グイに.よる 水張りによるタンクの沈下を壁」二部4、点で測定した。改良は,その砂圧入率が約10% ということを驚えて,水の・注入速度は0、0045toΩ/m2・minで,最高036ton/かなり沈下i隆減効果があるようであるom黛(80搬in後)霞で載荷L,た。 摸型実験結果から実物タンクの沈下を推定すれば, (4) 振動試験 時閥180×vノ筥δ漏440min踏7hr20min40一 荷 重:10ton/m2O 『・1α1300 45mm(−砂グイ改良地盤) 裡02測劃立置る 付03A 思Q6 14mm(砂置換地盤)本乎となるo (2) 振動によるタンクの沈下藤200 1 タンクを溝水状態にして加振するときの沈下は、図一4薩鉾のようになる。この場合の加振力は2,4to葺(13cps)で ムム 分 金■\時 問 (sec)305uo☆一養少グイ改良地盤 沈下量:痴9mm(紬質地盤〉,牒 6G 90 圭20 150 鴎 一lOO雫r一一一一一5紺} 、樽、、、、、。馬勺 、 、 、 、 ・、、↓^さ.会・ 。窪∈05咽図一6l o 2345678910U121314三5 振 隻η 款 (CPS〉タンク壁の蓬辰動加速度(砂グイ改良士艶盤)ト10翼砂 、 、地 盤 ムムQ l望01一一一砂 地 盤漸足位蓋一一一・砂グィ改郎醗 卜b2ム Nq3鮭α6400 粘 土 地盤振動万向水 平15ム 図一4 振動時問・沈下量曲線△加振時間の増加とともに沈下量は増加している。地盤劉_300に、比較するとi鋒的沈下と同じ傾向に』あるカミ,粘質地盤の△場合の結果は他の結果とくらべて差が大きくなってい翼△るoン貿 (3)地盤およびタンウ壁の振動o200 o・鋳 地盤の振動旅速度の測定結果によれば,3種の地盤にOo1獄Ooついての差はあ霊りないが,砂地盤にお1ナる振動力il速度△縣がわずかに大きく,以下砂グイ地盤,砧質地盤の順になIOOムっており,地盤が固くなれば振動は若干大き1くなるよう §2 碧。昂▲^である。粘質OA2GO振動方向NQ三魏α21ね3卜lo6いずれも水平加速度を示しているo図に.よれば,タンク0簗の振動は粘質地盤では小さく,他の2種の地盤についゴ製O oo●Q o;鼠100o 。慾鮮1o瓜 oてはほぽ同等の纏になっているooO 振動加速度の測定記録から,その波形を正弦的である終とみなして振動振1懸を欝算した一例は図一8,図一9,図一 会 o10のようであるoこれによれば,ある振動数において共ム o▲、轟を 。畠翻▲1◎ 、振現象がみられる。すなわち,粘質地盤では9cps,砂rグィ地盤では11cps,砂地盤では12cpsにおいて極大2 3く56ア8 9iOln213三4二5 振 愛 隷 (cpミ1図一5R吸望▲罐ム Aであるoこれらは測、点番号1,2,3,6に1おけるもので,水 平樫e8、fO“A 図一7 タンク簗の振動加速度(砂地盤)O○縣 δ ^▲ ユ234567891G1112B1415 振 動 数 (cρs〉地 盤ゆム瀾走位置▲ム▲o 0o◎. タンク壁の振動測定例は図一5り図一6,図一7のよう 300o値が現われているo)、上は測、点3における結果であるが他の測点においても同様の結果が得られているo上寵のタソク憂叢のま展動加i速度(堪5質1虚豊霊)41300800鞍質地盤測定位置 甑3鼎振動方向 水平◎藁2QO600 ● ● ● o o● o緊 ■ o輝圭OG400一㎜一一皿● ■o ●騰 ●一 1臼78 91G111213玉41R01234567891G111213玉415 振 動 数 (cps)20図一8タンク壁の振動振幅備質地壺霊)砂グイ改良地盤400測定位置Nα3振動方向ホ平 圭23456ア891011玉213圭415 振 動 数 (cps)●o ● 図一10タンク壁の振動振幅(砂地盤)● 9 ・層の関係を用いて o300 魂P司♂刀し/λ2…甲一・明一一一……・一…(7) }を得るo模型実験に1おける振動記録を解析し,弾性変形共が地盤振動加速度に比例するものとして,地振動が10(》ga1の場合の実物タンクの変形を求めると図一”のよo5になるoこれは砂グイ改良地盤の場合のダンク壁上端の変形の経時変化を示すもので,かなり大きい変形があ ●o●一るようであるo−1方,砂重也盤の」易合にはこれよりも大ぎい変形を示し,紬質地盤の場合・には逆に小さくなってい100る0o 4.結 論1213151415 本研究は20,000KL原油タンクの耐震性を究㎎する6 7 R 9 1011121314 123456ア891011 振 動 数 (cps〉 NDl l耐 國一9 タン!ク曼童の邊底動1底il曙(砂 グイ雌女良1也去澁)ω《》◎共振振動数を実物タンクの場含に換算すると,それぞれ1.64,2、01,2.19cpsとなる。 梅3 Nα3 (4)動水圧 測点10,11,12における動水鷹の値は,最大振動時においても狛9/cm2の程.度であまり大.ぎくなく,振動加速度にほぽ比例する傾向がみられてい60/0るo (5) 地盤振動によるタンク壁の変 形 模型および実物タンクの弾性変形をそれぞれ魂,,し,JJpとすると,式(5) \諺/鶏一1142_.1サイクル1司のタソク壁」ユ端の変形V130sec簡隔の変位 (単位;cm〉ための第一段階として模型タンクの振動性状を実験的に調べたものであるo模型と実物との間に満足されるべき後の地盤剛性が腐くなると,タンク部材の振動が増力訂するので改良程度は適度とし,砂グイ程度が良好であ相似律を考慮して模型を作成したが,一都不完全1な、点がると考えられるoあるので結果的にはやや間題があるであろうQこの点は終わりに,本硯究実施にあたり種々のご援助を賜った今後の実物実験によって補足するつもりであるが,一応関西電力株式会社の関係各位に深謝の意を表わします。この研究から碍られた結論は1つぎのようである。参 考 文 獣 玉) 璽選」二音Bの変形はカ㍉なりヅぐき・く, フ欝一ト (ブィ) との衝突による発火の恐、れもあるので,変形量、を減少’ するような購造としなければならないoそのため,補1) Tanimoto,K and夏wasak三,T.,On the Vib− ration Behavior of Oil Tank on Sand Pi玉eα 剛材を追加する必要があろう。 Ground,建設工学研究所報告8(1965)139・ ii) 粘質地盤は圧密沈下のほか,本実験にも述べた2)Cloug1},R、W.and Pirtz,D,,琶a11胸uake Re− sistance of Rock_Fill Dams,ASC露,SM,Paper 水弓長りおよび振動に,よる沈下が少’なくな:いので,侮ら 941(1956〉 かの方法による地盤改良が必要である。しかし,改良43 | ||||
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タイトル | 大型起振機による模型岸壁の振動実験 | ||||
著者 | 久田安夫・中島幹夫・土田肇 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 45〜48 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21186 |
内容 | 表示 大型起振機による模型岸壁の振動実験久田安夫*中島幹夫**土肇継*照 地で実方泣したo左莫型壁ぜ本および1麺彊振装置の糧孝造と酉己置の 1. ま え が き 概略を図一1に示すo壁体はi高さ3m,幡3組の鉄筋コ 最近,重力式岸壁や混成防波堤で,壁体底面と基礎舗 ンクリー1・逆L型で岡一寸法のものを三個並べ,その中石との間にアスファルトマットを敷き,壁体の摩擦抵抗 央の壁体で測定を行なった。翼込めには埋立地の砂を用を増大させることが試み、られている。もし,アスファル いたo装込めおよび在i来地盤の土質柱状図を図一復に.示トマットを敷くことにより,壁体の滑り出しに魁する抵 す。裏込め土の倉水は約9%,単位体積重量はL6t/m3む℃カ&大きくなるならをま建i設費のi隆減をこっなヵミることで好 であったQ昼塁垂鉾継ミ面と害匡石の口蝿をこ敷いたアスアァルトマましし・ことと霧i1えるoし 威 面 図 コルゲー1七ル珊ン滋瓜朝/荊速麟かし・このように壁体と /ノ腿麟 一鵯孫艦十6,50〆基礎翔石の間にマットをみ 匙敷いた場合の壁体の滑り出しに』対する抵抗,ある ノアスフ7研マ月濡÷3,50変位計G.L.州、ど ー一㌧榊いはアスファルトマット獲観/土圧計 加遮度計÷3.00ヤ、}[ 竺 4旨=P』・o、 r鰻辮澱 ㌦一・一.曝ノ/11\ぴ 平 図 隣でいず,静荷重を用いた、加川の研究1),2)が見られ }口る程度であるo 今翻は岸壁の安定性が/L型ブロンクる模型壁体の振動実験をスファルトマットとコンなf直をとるべきかに=ついて検詳寸したo編簾計卜離 19一1トー一クリーi・または舗石との間の摩擦係数にどのようユ7[量ロ﹂舞’スファルトマットを虜す行ない,現行設剖法でアo而地震時の条件により麦配} 起振機ケーソン1一されることを考慮してア \ト、(謝レゲートセル/1一〆彩 」 》2. …肇…: 奮寅 掩匿 要孟r0 5嚇ム一“_一一(寸法単位:餓12.璽 毒莫型壁{本および∼ 起振装罎図一1実験施設実験は名古屋港11号埋立ットの灘合は表一1のとおりで,摩さは8cm,壁体製作 皐運輪省第五、港湾建設局名古屋港工,事々務所疑時に底瓢にとりつけた。雛体底面は地下水位以下にあ軸運輸省第五港湾建淡局詫凌計・室提り,マットは実験期閥中瀞’こ浸水状態、にあった。振動実*渦巡輸省港湾技術研究所耐震構造研究室炎45験時における地下水の温度は標高土質記号(吊)条勺5。Cであったo0 10202個磁わい式土圧計と壷、べて設置し,爾土圧計の比較を一÷630 起振装置としては4個の偏あるoまた,カールソン型土圧計(容量1000gr/cm2)をN廼土質名心質量が鉛直軸のまわりに隣行なった。 (2〉加 速 度砂転して水平方向にカを発生す 壁体ヲξ端および壁体下一部および起振1幾を設置したケー十3,0Gる起振機を用い,これを鉄筋ソンの炎端の加速度を抵抗線ヒズミ形式加速度劃(容量続コンクリートケーソン内部に1G)で渕定したoまた振動が距離とともにどのよ5に\、・1壽¥\、>設鷺したo起振機の最大出力減衰するかを調べるために起振機を設置したケーソンの \は10c/sで100to織であるQ龍藤から30m,70m,150mの地、点で可動線輪型加速シ・’、・こケーソンと模型壁’体との最短度:計により地盤力羅遮度を測定したo、\¥\\疲互離勧ま13m1である0 2.2 測定項目およびト’ 測定器 (王)土 圧ル (3〉変 位 壁体の滑り出しの瞬問を知るために壁体の地盤に対す1る相対変位を差動変圧器式変位計 (測定範囲:50mm)、☆¥ \、 \2台で測定した0 2台用いたのは壁体が最初の設隆位羅\・\、 壁’体に作用する土圧を浪ll定一5.9¥ \、に見られるようにニヒ耀…剤を酉已一ア.70ミ鷹したo土圧は微小な壁沐の一8,65するために図一1および國紹シルト質砂x計は壁体のすぐ前に打ち込んだクイに闘定し,変位を検出づ印る1奉が壁何∫に彗妾するようにしオこo粗砂 (4)説 録 器簑体天端の標高は÷650陥変位にも影響されるので壁体カミ平望予に二滑り1装さない場禽にに対し平行にスベリ出すとは限らないためであるo変{立 静土圧はカールソン指示計および磁わい式土駈計増幅図一2 実験場の土質器の指示メーターにより読み取ったo振動時の現象は計測用磁気記録5装際3)により,アナログ量として直記式電表一1使用したアスファノレ1・マットの配含材料ス} レー トアスフアノレ}60∼80ブローンアスファルト20、・30砕石 2.3 試 馬灸 内 容24、4 試i険の内容および工程は次のとおりであるo124 (1) 盤体の設隠およひ裏込め(昭和40年12月2a7暑 (2 5∼5nl/エ11)339 日)5腎(三〇∼20m〆m)178OO7・ト25m/m砂上に言己録された。8530諄200鯖通過分粉石磁オッシ官グラフ上に,,ディジタル量として磁気テープF重i詮醒分(%〉要 (2〉振動実験工(昭禰徽卑2月8日) 起振力を20ton一定とし,振動数を4∼10c/sの範囲,断面A−A難背副蓼{込め鰍り貝、る) .A /冷聴度計で変化させ測定を行なった。加藪計 (3)振動実験E(昭和41年2月8日) 起振機の偏心モーメントー・定(振動数三〇c/sで起振力100tonとなる位置に偏心質量を圃定)で擬型r数を4・3llc/sから5・6c/sまで変化,最大出力31ton・ (4〉盛土(昭和41年2還9鷺) 実験鷲で壁体がスベリ出さなかったので,スベリ出しu)[やすくするため壁体上に仮土留めを作り1mの盛土を行一耐『i擁逮度計婆1なったo (5)振動実験盈(昭禰41年2月9日) 編心モーメントー定(10c/sで100t・n)で振動数を署U乙○磁…叢式土圧計A4.5c/sから5・3c/sまで変化,最大出力28ton・Oカールノン型土圧計 (6)振動実験W(昭和41年2月9日)図一一3土圧計配溜、図 偏心モーメント定(10c/sで70ton)で振動数を5・9『備えて±「圧計を璽i体中心線のみでなく爾側にも配置しc/sから8・7c/sまで変化,最大出力54ton・たo±1圧計には磁わい式土圧計を用いたo土圧討の容 土圧は壁体設置後継続して測定したが,長期間の測定量は上.蕪段までカミ200gr/cm2, 下ご、段カミ500gr/cm2’でに鵡する測定暴のゼ官、煮変動に不安があったので振動実46験の前(2月7β)に一度裏込めを取除きゼ官、点の調整して実験wに.おける士.籏振幅と振動数の関係を國一5にを行なった。実験終了後にも岡じようにしてゼP点のチ示す。この場合,振動数が変化するとともに起振力も変ェックを行なった。起振il幾の最:大1当プフカ&100tOI1に達し化している0ていないのは使用した発動発電機のレギューレーション 3・3舶 速 度が悪、いためなどの理由によるものであるo 走葭振ブヲを20tor1とし叛藁蝦ワ数を変イヒさせたとき旨の壁体天端と越}振機を設置したケーソン天端の加速度を図一65.輿 験 結 果 一 撮鮎鎌目起振:ε細 薙乞襯ケーソン照 3.1壁体の安定 今灘の試験金体を通じて壁体は完全に安定を保ったo /・㌧/・31〔o後記のごとく試験中に微少量の鰭体の前方への移動はあ侭=(』一”ったが,これは各振動実験が始まってから終わるまでの/ 瞥 ,野。 ./’』\・一齢∼./顧蒔間を通じて徐々に発生したものであり,地震の継続時94 う 6 7間に相当する短い時澗をとれば壁体の移動量は無視してしたとしても実用上壁体は十分に安定を保ったと雷って9 !O動よいo蓑た,徐々に.発生した壁体の移動が短時間に発生nlc’Sl 図一6 壁体および起振i機ケーソン天端の加速度よい。その他壁体に有害な傾斜なども見られなかった。に示す。実験中の壁体天端における加速度の最大値は今回の試験全体を通じての壁体天端の加速度の最大値は48ga1であった。距離とともに地盤振動の加速度がどの46ga1で,振動実験wにおいて8,7c/sの振動のときに発生した。これを工、学の方画で用いられる震度(為)に換算すると位05である0 3.2 土 圧 壁体中心に取り付けた土圧計のうち2欄が動作不良となったので,残るヨ点について実験前および盛±後の静土圧を図一4に示すQまた,振動中の土圧振幡の一例とE ミミ\。O一一}Q振動実験前の静土理 00 50 }1eoo_一●盛土後の静土圧 起振隔うの罎離(m〉4.o累険ぐ灘羅 150 図一7 距離による地盤加速度の減褒ように減衰するかを図一7に示す。 3.4変 位 実験中に生じた壁体の変位,すなわち壁体の前方への圏磁.晒1.O移動量はきわめてわずかで,使用した変位謙では検出できないことが多かった。振動実験1では壁体の一端で5Oo \山O.5 1.O 王、5 2G 土 三 (t!m2}図一4 振動前および盛土後の静土圧mm他端で3mmの変位があったoこれは25分間の振動実験中に鑑じた変位量である。他の実験ではいずれも詑録された変位量は三m搬以下であるo今圓の実験における変位測定の総合精度を考えるとき,1mm以下の数振動実験n, 魯__酬。壁体中央,天端より一〇55冊の点の土蔑値について議論するのは園難であるo c__り嚢i体中央,天螺より一2。フ5厭の尊の士圧 足20 曝“『10〈殖 ゴ /● ._ ◎/●4,考 察∼一一一傘、扁 今圓の実験のように趨振機により発生させた地盤振動認州 05 6 7 8 9 !O 振 動 款 (cls)図一5 偏酵一メント定(70t・n,10c/s)の爽験における士圧振緬が壁体の安定に及ぼす影響と実際の地震が壁体の安定に及ぼす影鞍とが完全に同じとは鴛えないであろう。その影響の相違について検討することは現状ではむずかしいがいくつかの1事項について比較してみると以下のとおりである。①地震の振動数範囲と実,験の振動数範囲はかなり近い。②地震波は不規劉振動であるが実験は定常振動一47一である。③振動の継続時間は実験の方が長い。④振動中たoすなわち安全,率1であったとしてμを逆算してみるの動的土圧には、地盤が振動することより土圧の他に起振と0・97となる。今回の実験では壁体にスベリ出し破壊機ケーソンの変位による影響が加わる可能性があるo以を起させることがでぎなかったので現行設計法において上の、薫を考えると今回の実験では壁体は最大加速度が同アスファルトマットと割石の摩1察f系数を最大どのくらいじ地震よりも不利な条件のもとにあったと考えられる。まで期字寺できるカ』については資料力懸尋られなカ・ったo しすくなくとも,実地震よりも大幅に有利な条件にあったたがってα8が設計に最も適当な頷か否かははっぎりしとは言えないo また壁体自体は畳蕩萄3mで岸壁としてはない。しかし以上のことから今回の実験をもとに考える小さいが擁壁’としては実物と考えうる寸法であるoならば現行設誰法でμ話0、8として設計することは危1験. 以上の観、点から小寸法ではあるが実物の擁壁が最大加倶ilの テ為ではないと醤騨えるo速度46募滋の地震に対して安定を保ったと考え,現行 なお今回の実験は一つの実験の結果で,この種の実験設計法にもとづいて検討してみるo現行設計法としてはにおける結果のバラツキを考慮して眺める必要があるo港湾工事設副要覧雀)に言己されている方法を採る。霧たニアスファノレトマットセこ対}童る湿度の影響iや配・合の異 現行設計法による検討の条件なるアスファルトマットなどについては別に検討されね 壁高(H)4mばならないQ 砂の単位体積重量(γ〉1,6t/m35。あ と が き 内部摩擦角(φ)30。,350 壁薦摩擦角(δ〉15。 振動土圧や加速度などについての溝察は紙数の関係で’ 震度(の0、05本講演概要では割愛し結果の一部を示すに.とどめたoま 以上の条件でアスファルトマットと割石の擦…擦係ヌ数た補助的な実験として静荷重を用いた実験も行なってい(μ)を・0.8と仮「定して壁体のスベ夢出しに対「する安全 率を求めてみると表一2のとおりである。設計では砂の内るカミ4擬1略したo 本実験は壁体にスベリ破壊を起こさせて摩擦抵抗を調,表一2 μ繍0.8としたときの壁体のスベリ出しにべるとともに破壊時のゴゴ臓を測定する予定であったが, 対’する安・全率種々の事情で破壊にいたらなかったのは残念であったo水平力(ton)砂の内部鉛煎力(to鳳)震 度摩綜角30。 、水平瑚 地震力 、鉛礁」二圧10鷲三0005工230、5O92O100o、535。O O5滑り出しに対する安全率なおこの実、験は運輸省の三つの機関が協力して実施したもので作業分握は下記のとおりであるQ30三〇三095 企画,運営,第五港湾建設周設計室3、玉10、1082 突験エ事,第.五港湾建設局名古屡港工事々務所王0工110 計潰L港湾技術砺究所耐震構造研究室三〇10972627 結果の検認,金体部摩擦角を300にとることになっているが,参驚のため35。として計算した結果を示したo計算結渠ではφ罵30。の三陽合には量護体は’常li寺でもスベリ出す’ことになり,φ踏35。とした場念でも振i動時にはスベリ出すことになっている。しかし,実験ではスベリ出さなかったのであるから,現行設計法はμ篇α8とした場合には安全側の結果を与えることになる。実験では加速度が46ga玉よりも稲参考文献1) 璽力式構造物の摩擦抵抗について,加川道劣 第11回海岸工学講演会講演集(1964)2) 有田港防波堤の設計と施工一アスフアルトマヅ トによる摩擦抵抗の増大について 第三、港湾’建設局和歌出港工楽々務所3〉 振動記録処理装置について,林 」鯉,’当大ぎくなっても壁体は安定を保ちうるように感じられ 山限逓一郎 港湾技研資料No.15,1965たが一応内輪に見積って469証でようやく安定を保っ4)港湾工康繍腰覧,日本港湾協会,1959一48 | ||||
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タイトル | 不透水境界をもつ被圧飽和砂の振動中における間ゲキ水圧変化 | ||||
著者 | 吉見吉昭・石井武則 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 49〜53 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21187 |
内容 | 表示 不透水境界をもつ被圧飽和砂の振動中における間ゲキ水圧変化吉 見吉 昭*石 井武 則**お効臨力の影響)を解明するための研究の一環として,1.緒 論剛な箱に入れた飽和砂の表面にゴム膜を介して上載圧を ゆるい飽和砂が衝繋または振動によって液状化する加えたものに水平振動を与えて,間ゲキ水獲の経時変化(セン断強さを失5)現象に,ついては,砂地盤の震害1観を測定したものである。察,砂試料の室内実験結果が多数報告されている1〉∼6〉。2, 実験装置および試料液状化した:状態、において過剰間ゲキ水籏が初期有効癒力 砂箱は図一1に,示すような鋼製の耐圧容雅(許容内圧に等しくなることは多くの室,内実験によって確かめられているo蜜た,現場実験および震害調壷記録から,液状5k9/cm2)であって,底にポーラス・ストン,側壁に観察化の起こる深さには約10∼15mの限度があることが推用のガラス窓を聡している。5個の水圧計(PC1∼PC5)定されている。一方,あらかじめ有効応力を加えた試料はとくに受圧薦の変形が小さいもの(共和電業・半導体に衝繋または振動を与える霊内実験としては,透水上載式小型圧力変換器MPC型)であって,詳細図に示す逓り,ステンレス網を介して間ゲキ水圧を測定するように裾f重を方「iえた砂にガく平徳童繋を力口えた場’念5)と, 3車由£E縮試料に.ヒ下方向繰返し荷重を与えた場合6)が報告されて取り付けられ,動的ヒズミ測定藩(共掴電業・DPM−6いる。いずれの場合も,初期有効臨力の増大とともに,AT)および記録器(蕪栄測器・FR−102ビジグラフ)に・液状化が起こりにくくなることが示されているが,液状接続されているo化に至る過程における間ゲキ水圧変化については触れら 砂箱は,4枚の板パネによって支持された水平振動台、れていないo上に箱の長手方向に振i動するように.置1定されたo振動台 ここセこ報告する実.影勲ま, 飽希翔砂の¥夜韮犬{雌幾ホ薄 (とくに上には、加速度計(共麹電業・120A−2D型)が固定され,前述の測定・記録装置に接続されたo 実験に用いた砂は新潟市内で採取された均等な細砂であって,そPC4ノ_漫1ボPC=水圧計し__内法50Q__ ごV2\/{ タ ソ ク V5フ「1一ドパルフ〆立 面 騒7ルトンゲー∼)の諸性質は図一2および表一1に示されているo初期間ゲキ比=0.95における定水頭透水試験(上殉き透水)結果は図一3のようになり,液状化以前の透水係数は,o.017cm/secである・3. 実験方法、!ゴム膜O一リンクair,甲 嘉N\蜘︸1− 250㎝Vi 砂を箱の中にできるだけ一様に口絹窓ρcl Iゆ)るく詰め,これに,有効応力を加茜一浩§えるよ彙で乍をよ次のli顕序で看予なオっれた.pc3置⊥\腔ラスス1、(図一1参照)Q圧 力 変 敗 {寸 部(単位:m卵 翫 面 図 (1) 士.向きの浸透流を維持しながら砂をカクハンするo (2) ゴム膜を砂の表面に二置ぎ図一1フタを密閉するoホ 東家工業大学助・数授・工i導 (3) 砂層上端の聞ゲキ水厘が49表一2100上載正、壷土学1膿糧趨誌験 番 場一実…饗卜80奪澗ゲキ比r=R60一丁『.翻i劉劃淵器劉象壁麺犠『・∫、1皿嚇鯉1、璽L・8。1.!77過ゲ永博“剰仁i粧40鐸∫屡キ涯k9/信灘P振輔∼’d o振蝋∼‘∫」 oピ い881皇86い937’∫/ρ20王一ヒo‘界動σ一1水 度04 06 01 誼2002 04 06 10087膿・r,艇Tl劃頴σ一1隈 傾1十8∫抄・22iα・1gい・18い・26透水係数計算位 混 (m購) 々Cll1/secい・5振鋤後の豪面水深さ國一2 粒径力u麗自掬線(砂層沈下澱) cm擬 動 デ 裏一1い い !・い・・三32iδ『6三72い・・56・タ1gい・7 181醐一・・33執最ヅく加燕度一2G・一3G・ga1恥mml恥mm陰欝 膣騰粒径σ0、12 PC3為cm/sec0。21 1 75 2、66八一/0、017PC21、o1鯉 G−1O、8 \ぐー丁蝿ヂ\藁\.{憲PGIG6∼回薦漂‘0402PG轟!、5 ./i6…ダ篠14混12w一1o『0G QO2 α鱗 αc6 ao3庶水平加漢、箕 蟹 α80工o 瀧違v置q/A(c眺εc)図一3 定水頭上陶き透水試験爵「大気圧を示す状態で水圧計の0、煮を定めるo (4) ∼ミルプおよびコンプレッサーの操作により,過剰間ゲキ水圧が0の状態においてゴム膜上に上載圧(突気圧)カを加える。このとき水圧調整用タンクにあふれD出した水の体麟から振動前の間ゲキ比免を講算するo2上壕34問 (se⇒ 一定の上戴圧が掛かった砂に等体積状態(砂と水の体図一4 過調問ゲキ水圧および台加速度記録(NU2)積の和が一定)において水平振動を与えたのであるが,箱の乗った台の固有周期(0・33秒〉において台を入力 初期鉛直有効応力瓢σo’認ρ+γ〆g lで撫振したため,最大加速慶は200一・300ga1の範囲でここにγ’は砂の水中単位重量,βは砂蓑面1からの深さである。免,ヵなどの値は表一2に示されているQ変動した。 振動闘始後4秒間の加速度および間ゲキ水圧変化の記4。 輿験結果 振動試験の薩前における砂の初期条件は次のとおりで録の例を示すと図一4のよ5になるo砺皿0であるから水圧測定値はそのまま過剰閥ゲキ水圧を与えているQ動ある。水圧が振動開始と岡時に起こっている。当然ながら振動 灘籠蹴識二髄,,,._一,(1)方向に匪董〔角ンこ置力、れたPC4力三最もヅくきな動ガく月三振li幅を示しているo PC1∼PC3につい1て動水圧全1振幅の中心一50一Hc;l]=; .1=i ";k' G(kg/c }:)7','.l'I1i i' F]u ( g!c =)ii{o.""-J F "f ;**=(kg/cm=)]=; f="t,iu (kg/c') できることを示している。2フ てr 『、 、、 、E このよ5な水圧上昇が砂層表蒲においても起こって♂r暗へ PCl 。職 いるものと甲すれをま, ゴム月莫と砂藩鍮子間ンこ{乍用づ噂るブフ 、 、、 ムNU2 (砂表面の有効応力)が振動とともに次第に減少して_23 、 、、 、、 、 ロNu3 、、 ▽NU4牌慨 いることになるoコ苧ム1膜」二の蕉プヲは振動にい一定をこf呆六こ 、 、 一一砂表面e 、 、、 一_U’の計繭 、 、、 PO星ぴエヤ れているから,砂表画の有効応力の減少は,ゴム膜と,13 砂の接触部分の蕨績が減少することを意味している。閥 その原照としては,振動とともに砂の体積が徐々に減趣一腱 少することが考えられる。すなわち,箱内の砂と水の沁3 薗一→←」\ 体積の和は一定であるから,砂の体積が減少すれば, 当然砂蓑悪に水の層ができるわけである。この衷面水o0 0020 0、040 006G OO80 0100 最大邉剰閣ゲキホ圧t∫[,、(kg〆C臼i勺 が次第に広がって砂表麺の大部分を占めると,過剰間 ゲキ水圧はほぼ」二載圧と等しくなり,砂蓑面の有効応 図一9 力はほぼ0となるoその結果有効応力に関する初期条件は上載庇が0の場合(図一5〉と詞様になる。砂表面を結ぶ曲線を示すと図一5∼國一6のようになる。各図の右側の曲線は,水圧が急上昇を示す部分の時間スケーの有’効応力力斗まぽ0に』なるまでの時「爾(ち)カミ初期有刻堕ルを拡大したものであるo図一5∼図一8の過剰間ゲキ応力の増大とともに長くなっていることは,有効応力が水圧の最大値を測定、嶽の筒さに関してプロッ1・’すると,火きいほど,セン断変形を伴う1次元圧縮が起こりにく図一9のように,なる。いためであると考えられるo (2)液状化過程 この過程(園一栂のAB)では,急逮に水圧が上昇5.考 察 図一5∼図一8の曲線を理想化すると図一10のようにし,しカ・も深い所ほど大きな上昇を示すことカミ特徴であなり,5段階に.分けて霧えることがでぎるo便宜上,こって,この部分だけを比較すると,上載灰の値にかかわれを汐くのように1;乎ぶことにし〆よ50らず,よく似た曲線を示し,いずれも2秒前後で水圧が 0A:初期圧縮過程最:大値に達しているoこのことは,A、轄における膚効応 AB=液状化過程力状態カミ上載肥と無1週係に一定で歯)ることと対応、するも BC l液状化持続状態のと考えられるo CD;圧密過程 糸田力》く翼、ると,PC2およびPC3の7k1望カミほウま同醍魏こ DE=安定状態上昇しているのに対して,PC1の水圧がいくらか遅れhて上昇し始めているoこれはPC1が砂表灘からごく浅t3一}一一14一→ 1いことと関連があると、慰オっれるカ∼,詳細は不明』であるo8 C (3)液状化持続状態 この状態(図一10のBC)については,従来行なわれ因ヘヒ’寿A咽91Eた自融裏顧砂の振動実験2)・3)と同様な斎鋒果が得られている。図一5∼図一9に示された破線は,次式によって求 u’≒Pめられた詔算値であるo 0 時 問 (t) μ呂繍乞‘/十γ19 “““…一・・一り“【r…n「【一叫…r“叫…“““一ト(2)ここに吻は圧密後の過剰闇ゲキ水圧であって,表一2 図一10 (董) 宅男其月狂三兼宿過漂星に示すように上載β三ρより 7∼1護%低くなっている。圧 この過程は,ま二載圧が0の場合はほとんど無視できる秘後において砂の袈面にL5∼・1.9cmの深さの水の存が,上載圧の増大とともに1明りょうに現われ,時問ち在が確かめられている(表一2)ので,液状化状態におが・長くなっているoすなわち,らは♪鷺0、020kg/cm2セこけるゴム膜直下の過剰ガく圧1はρよりもZ仔に等しかったおいて約6秒,か罵0、060k9/cm2において337秒であとみなすべぎであろうo ヵと τ与の差はおそらく曲面をるoもつゴム膜の張力と釣り含っていたものと推定されるo この過程では,各・深さにホ轟ナる%カミほをま等・し〆いこ二とカミしたがって,(2)式の絢は液状化状態に対応する過乗1∫特徴であって,このことは全厨の間ゲキ水圧が静水圧分水圧の理論値を与えるものとみなすことがでぎる。布を保1ちながら一様に」二昇し,鉛廼1方向の澄透’流が無視 また,π曲線問の鉛直距離を4μ,水厳讃間の距離を52奴瀟10cm)とすれば,動水傾度」はところ,間ゲキ水庇上昇過程は次の2段階から成ること ‘4μ ∠4乞‘ f=一= 一一一一一∼一噸}■r■・… 一(3)カζオっ力嵩っ六こo γ敏oづ o。01kg/cm2 第王段階(初期圧縮過程)でセよ,砂が液状イヒしない豪で与えられるo図一5∼図一8に記入されている∫の髄まで,間ゲキ水獲が全厨にわたって一様に上昇する。こは,乞5が最:大鰻を持続するときの水圧計間の上.向きの平の過程は過剰水圧が上載圧とほぽ等しく数るまで続く均動水傾度を示しているが,金般的な傾向として,PC1カミ,継糸銑時閣は上載獲の甥爵大とともに長くなるo∼PC2閥の方が大きい億を示している。表一2に示す 第2段階(液状化過程)では,問ゲキ水圧が急速に上ように,限界動水傾度の鋒1』算値の範囲は0・87∼α94で昇して液状化に至るが,この過程の7Kl墜∼時間!田線は上あるが,」15から求めた∫の値は大体においてこれより載圧にかかわらずほぼ同じ形をしているo大き目に,なっているo 上記の閥ゲキ水翫記録の検討と窓からの観察結果を総7,謝 辞合すると,¢‘が最大値を示すときに砂がほぼ全屠にわた ;本研究の実施にあたり,振動台について東京工大小林って液状化したものとみなすことができる。啓美教授の,砂箱の製rl三について巴組鉄工,駈の御協力を (4) 圧密過程いただいたことに対して厚く謝意、を表します。 液状化に続いて粒子が沈稜し,過剰水圧が消散して菊効応、カが回復する現象が一種の圧密現象であることは,参考文献すでにテルジフギが指摘し7),フローリン,陶浪などに1) 河上房義,小川正二,虎瀬允昭:衝撃を受けた:飽よって験討されている2),5)o粒子の沈積が底部から始ま 和砂中に発生する闘ゲキ水圧,土と基礎,VoL13,るために.聞ゲキ水圧減少が底部から始まって次第に上部に及ぶことは図一5∼図一8に明りょうに.示されている。 No,5,1965,pp,3−7。2) 陶浪貞彦=不安定飽和砂の振動時性状,日本建築 学会言命文幸艮告集, No.114, 1965, PP,1−10. この実験では振動中の沈下量は測定されなかったが,3)新潟調査設費図嚇所編:新潟地震港湾被害報告鑓陶浪の実験結果2)から類推して,圧:密過程中の沈下速度 2擁∼, 週翼愉省参霧一港聾転ヌ建設局,1965,pp・203−215・が一定であると仮定し,さらに.ダルシーの法則を適用すれば,透水係数乃は圧密に要する時間むの関数として た_γω(θr6∫)D毒__._____一_(4) γ’(1十θε)ら4)Ba皿ks,D.C。and W、E、Strohm,Jr.:Met致ods of Plevellting Flow S1玉des,Pota!nology Inves− tig撫tio漁s Report12−16,Waterways Experi− ment Station,Vicksburg,Mlss.,1965.5) F玉or魚,V、A,alld P。L王vanov:Liquefactiα10fで与えられる2)oここにPεは振動前の砂閣の厚さであ SatuIlate(i Sa臓dy Soils, PIloc. 5t王11nt. Co且f.るoら,負,0∫の測定鰹を(4)式に入れてゐを算楚す o撫S.M.&R E.,VoL1,1961,pp、107−11L6)Haung,Wen−Xi:bvestlgations on Stability ofると表一2のようになり,いずれも表一1の乃の測定鰺(0、017cm/sec)と大差がない。 Saturated Sand Foua(iat三〇ns a賞d Slopes agai且st Liq媒efact圭on, PI’oc. 5th王nt、 Conf. o鮭S.M. &E E、,VoL2,1961,pp.629−63L6。結 論 剛な籟に飽和砂を入れ,ゴム漠を介して上載圧を加えたものに,水平振動を与えながら間ゲキ水圧を測定した…537) Terlzagh三,K:Varieties of Subma!line Slope Failures,Proc。8th Texas Conf、on S.M、& F.E.,1956。 | ||||
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タイトル | 地震時フィルタイプダムの動的粘性係数 | ||||
著者 | 南勲 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 55〜59 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21188 |
内容 | 表示 地震時フィルタイプダムの動的粘性係数勲*爾よび土の動的なセン断強さを考』慮して安窪性を検認する1. フィルタイプダムの耐震設計についてことカミ必要であるo の問題点2. 地震時におけるダムの振動解析 膣ックフィルダム,アースダム等のフィルタイプダムの耐震設謝に関する動的な問題点としては多くのものが 地震時・におけるダムの振動解析は,その土也震力を求め考えられるが結贋1次の2ノ点がとくに考察されなければなるために必要であるから,実用的な解法を求めることがらないo必・要である〇 (1) 地震時ダムに.働く地震力の推定 二次元断面における周期的地震動を受けた場合のダム (2) 地震力に対する築堤材料の抵抗力の推定の振動に.ついては,すでに松村氏の解が提案されてある 以一ヒの2項が動1約な問ノ題、点であるが結果的には動的な:が,解析に相当の繁雑さがあるので,本論文では次のよカを静的なフコに換算して安定講算が行なわれるo5な解析を試みてみた;o ダムに鋤く地震力の推建!については1,結局ダムの各高 (1) 2次元的振動解析さに作用する地震力の分布を求めることが垂要であり, ダムをセン断振動を行なうと仮定し,水平地震力のみ、これはダムの振動方程式を与えられた’初期条件および鏡を考えれば振動の微分力程式は図一1において界条件に合して解くことに.帰するo でアb 地震時におけるダムの振動解析に当たっては,次のような仮定がなされているo (1) ダムの基盤振動については,水平振動のほかに 地震動の波長および上下振動を考慮する方法もある國一1 が,これらを含めた解析は相当繁雑となる。フイルタイブダム繊断図 これに相当する解析としては,石崎らその他の解 析があるが,完全弓刺生体としての取扱いを行なって いるので,実用的な設計法として用いるにはさらに フイルタイプダム 縦断図 睾ら・(劣}+霧)+・1儲号嶽〉 改良されなければならないと考’えるo ・(1) (2) ダムの基礎地盤の振動を水平振動のみと仮驚し 愛界条件 て,グムのセン断振動を解析する方法であり,現控 2=0 ∂副∂言=0 のところ実用的な解析法であると考えられる。この β幼乞〃切cosμ ようなセン断振動解析のまず最初は松婦氏によって ここに』,ゴ蹴淫也盤差辰動の振幅 行なわれたものであり,その後畑中氏が自由振動に 対して研究を行なっているoこのほか外国において 2π カ=T・ω讐変位,獄時閥・丁講地盤振動の周期・ も同様の碑・究が若干見られる。 ひ=堤高 地震時加速度の分布に対しては,グムの振動を解 c・瓢4師 析し,変位を時間で微分して求められるQ加速度を c1=4滞 さらに重力加速度で割って,震度が求まる。 G=セン断弾性係数,ρ讐単位璽量,η=粘性係数. (3)地震力に対抗する土のセン断抵抗については, As罵雪襲数と一するo その研究が多くの人々によって最近とくに進められ 乞σ蹴(F十ゴ)θεP占とおき,1劃商1劃数, ているので,それらの結果に期待したい。 すなわちフィルタイプダムの耐震設計には結局従来の円形スベリ画の安定計算法を採用し,その内に地震力お F筥爵滋s∫・(禁・)を用いて解を求めれば耶窟都大学腿学部助数授 11」}農一55一…隣41(義)備弩(緯 震度は,為=猛冨_塑=_堕々。 9 9 αで与え.られるoここに,b=堤商,σ篇」堤長,∫1算1次ベッセル関数,14π,Cs=常数,λs繍ぺ・ソセル関数の根o 個㌻μ)μ4μ 3.牧尾qックフィルダムおよび東郷アースダ ×み2[∫、(入S)]2∫・(争) ムの測定結果畑鋒一(・・ 牧羅慨ツク7イルダムおよび東郷アースダムの測定結果をこよれをま, フィノレダムの而重震設捧卜上脾矯題となる以下のによって与・えられるo ダム堤体各点の加速度は, α繍一が罪 水平震度は,\¥ α 三罪 乃=一翼一一・海0 9 94「 ■ノ4ン \/となる。ここに,∫o瓢0次のペッセル関数 為二震度,砺瓢地盤震度である。 図一3 牧尾ロックフィノレダム蓼霞断麟 (2)三次元振動解析ような諸、点が隣らかにされた。 図一2,図一3は爾ダム ダムを三次冗センの断懸図を示す0断振1動と仮定し,そ 3。1 ダムの水平面上における振動性状の微分方程式を求め ダムの水平顕上、の振動性状に関しては,ダム基礎およ /〆■〆/!〆/■■//////■///ノ/!〆〆■■■〆■!/ ■//κ監れ帽轍欠式となるoび堤体内昏点において一痩線上の往復振動を行なわずダ(図一望) 図一2 東郷アースダム横断図円状の複雑な軌跡を描いて振動しているものであること 肇一c・2(舞+膿)+c12(轟+轟)がわかった。 Y 図一4は牧尾胃ックフ Co2∂ω C12∂2乞σ +了蕊+T∂2∂オ……マ“『…一(3〉ィルダムをこおけ一る堤i紬力階向加速度と横断方向加速 境界条件度の合力の方晦が時間と 腿o∂ε〃/∂腿o 之=わ乞膿6c・sμともに変化する状況を示 伽02σ=4cosが 魑α巴ρ=δcosμしているo原、点から軌跡に蝿し,躍瓢(F÷4)θ観 とおぎ,園腐関数上{壬1意、点まPでの一長さカミ合’ o。 OQ 7zπ F=,課駐ん・Css撫プ∫・(箏・)々1く成加速度の大、きさを示す。を用いて解けば次式が得られ,るo の 一輌礁蕩弩識詳 これよりフ{ ノレタイフ。ダムの水平面上の振動特性を見るに,一つのダ円 ×C・S(μ+t㎜一・器)]図一4 牧尾霧 ・ソ クフ ィ ノレタ■ ム合成加速度の時閲 的変化,(菱:翻鶏)形状のサークルを描いて振動するものであることカミ明り 、うに観察さ、れ,この傾 ただし φ一{ρ・一c・2((誓)2+(与)2)/向は牧羅ダムの二方カミ東銀ilダムよ も著しし・ことカミ2っカ・ったoなお東郷ダムのプヲをま, ,比蘂交白勺一堤 幅2{(響)2÷(与)2} 塩Cs一藩[∫、ま、,]2∬∫り∫・(夢、)軸にi直角の成分が卓越していることカミオっカ㍉っオこo がだ ÷sin−0ゴ齪0 α ダム各点の加速度は,α=一♪2万 図一一5 むまよじり翌長重かカミ存在づ画ることを裏付ける牧尾一56一魏旺 凝2 恨鵬図一5 最大Y方向の水平面内分布ダムの堤軸と上流倶ljおよび下流側の3、点における堤軸方商の最大カロ速度のヅくきさ /’\!ね6《9・一/ り\、−辱y方角変位を示したものであL難り,堤軸中心点より爾ノリ面で非常に大きな値となっている図一6 東郷ダム合成変化の時間ことは,明らかに水 i!猷変化平面上でよじり振動が上下流 70響X80セン断振動と同時に存在して榊goいることを示している。図一!00 0 1020 3040 506は棄郷アースダムの合成変位の時間的変化を,図一一7は含成加速度の時間的変化を示Y 加 ノ 変位の大きさを鉛直方向分布によって観察すると,明らかに基盤よりは堤頂の方がよ80Zノ 分窟逗 度図一9 牧昆ダムY加速度鉛腹分布す。 3・2 水平変位の鉛直方向6070 80901GO75フ51 脚糧Q91轍図一7 束郷アースダム 合成加速度の時 闘酌変化く振れている傾向を示しており,その傾向が小地震ほど堤頂の振れの割合が大きく,大地震ほど堤頂の振れの割合が小さくなっているoこれはフィルダムの耐震性を示40すとともに,非線型性の振動を行なうことを示唆してい4D0 10 20 30 40 50 Y方働薩度ると,懲われるo0 10 20 30 4G で 変 位一5Q図一10 乗郷アースダム 図一11 束郷アースダム最 加速度鉛直分窟 大振幅鉛薗分布図または加速度波型のずれより推定すれば,次のような値が求まったoこの波型のずれより速度を求めると,明らかに二つのグループが観察されたoそこで筆潜は,その 憧速い方のグループを縦波,遅い方のグループを横波と考 84G 40 eえると次のよ5になったo ゆ 牧羅ダム 縦波速度(推定) 830 50 820 60 800∼1000m/s 81G 7G 横波 350∼500m!s 800 80 790 90 東郷ダム 縦波(推定)Eしフ805100 0王020304050607080901CO X 加 連 度 300m/s 横波 図一8 牧尾ダムX加速度鉛薩分布 図一一8は牧羅ダムの横断方肉加速度の分布例, 100∼80m/s図一9 3。4平均振動周期は堤軸方砲加速度の分布例を示す。 護己録紙上で,大小を考えず中立線と交わる,点力・ら回数 図一10は東郷ダムの堤軸方商加速度分布例。を求めたところ次のようになったo 図一11は堤軸方向変位の分布例を示す0 牧羅獄ツクフイルダムT=0.4秒 3,3 見かけ上のセン断振動速度 東郷アースダム 丁匹0、37秒 牧尾ダムにおいてはどの波も,ほとんどα4秒に近い見かけ上のセン断振動速度を地震時の変位波型のずれ57一値であった。東郷ダムにおいては地震の種類によって樒当のパラツキを示していた。 3,5 加速度の自已相関およびスペクトル 図一i2は,教1罷ロックフィノレダムの方艮速度自己ネ目関 10x− D9 1 △t鵬一sec D8 30 0フ・ 0 10 20 30 40 50 06 n 数 − O・5 匡 oヰ 03 ど図一15 東郷アースダム加速度スペクi・ル擁ll×X碍\ヘパ逮冤られる。4 窪物ダムの動粘性係数 x、× 一〇1 x −02 実物ダム地震時の振動性状を解析し,ダム各、点に,作用図一12 牧尾ロックフィノレダム加速度自己相関佃jする地震力(加速度)を求めることは,耐震設計上重要×1α5500であるQ一般にダム各、点の震度分布は,実物ダムについ40Gて,以下の事項がわかれば解析可能である0 1) 基礎地盤の振幅,振動周期300 2) 用土の単位、重量,セン断弾性係数200 3)ダムの動的粘性係数100 基礎地盤の振幅,振動周期については,地震の規模を。0 n21簑塗3念何段階かにわけて想定することがでぎるQこの範囲は,振動馬期,0,2∼2.5秒ぐらいで,振帳は,地盤振動を図一i3 牧尾獄ックフィルダムカrl速度スペクトル例係数の計算例,図正,琴玄ミ皮と仮定しノて,設謝一震度から逆算することカミできる。アースダム用土の動的セン断弾性係数についても 王.0よ 1 09・ △t讐一sec一13をまそrび スペその値を推定することができるo東郷アースダムでは繋▽\芦\4蒼π聯100∼80m/s,Wanganu1アースダムでは4萄伍ク トノレ,図一14をま東郷アースダムの=180m/s,牧尾ゆックフィルダムでは4師篇500∼400加速度自己相関係m/s程度と、懸われるo O王数,図一15をまそ’旺〉 築堤材料の動的粘性係数を知るためには,実験による{田 O一一〇1スペク ト ノレを示−02方法・と,実物ダムの実測に.よるプヲ法とカミある。動的米lli性−0、3−04 024681012i41618202224262B3) n△t係数は,フィルタイプダムの臓有F周期にはたいして影響図一糾 簾郷アースダム加速度自己影響し,粘性係数の値によっては,グム各点の震度分布すQこれによると,両テ蕎ともT=0.2,0,4秒にエネルギーの集中が見をおよぼさないが,地震時の強観振動に対しては敏感に 護・「i関例o oヤ、 50× “ もミ ノ\は変化するoしたがって,実際の醗一’震設計にあたって臨暑〃在_lo聡脚 15幅俺 20305” 1025tlo n 、 o ゆ//。∠と』 , Cl/Co皿065 Cロ/Cひ皿060 c監/Co需055 1〆Co導035脚15\c[/c。灘0、45 ε/Co』0.40掩 c甚!c5=050 1/Co=025 20グ畷置/c。寓030盟25!逆_302 3 4一2 −l O 2 3 4一1 0 k、「ko,v’!』Y昏 k!k。,㌔1’加G姓垂_一1 0 k/k。,wハVP図一16 東郷アースダム震度(振幅)鉛薩分獅剤算結果582 3 4は,この動的粘性係数の櫨を推定することが重要であ性を示すものと,思われる。るo実物フィルタイプダ’ムにおける震度の鉛薩分布を測 しかし従来粘性係数の実測値がきわめて少なかったの定してみるに,小地震ほど地盤振縮に対して堤頂部がよで,今鶴牧羅抑ックフィルダムおよび東郷アースダムにくふれ,大地震ほど地盤と頂、点とのふれの差が少なくな対して,地震の大きさと(地盤振度)動的粘性係数とのっているoこれより,小地震ほど米占性係数が小さく,大関係を求めたo地震時ほど凝1性係数が増加しているoこれは一種の耐震 図一16は粘性係数とセン断弾性係数の比,C!/Coに対膿1する東郷ア1一スダ’ムの堤体中心線の変形曲線を示し,図(亘一17は牧尾ロヅクフィルダムに対する同様な解析結果 1トcユ!c・=α25を示す。 篤鷲端lo翼 この解析結果より粟郷アースダムにおいては小地震に搬c監・ ・おいてはCI/Co篇0.2へ0.5,大地震に1おいてはC1/()o瓢、!ノo・5∼o・6程度の値が,実測傭との対比から求められた。実際にダムがすべり破壊を起こす場合には,q/Coの値は1相当1大きくなるものと考えられる。 牧尾ロックフィルダムにおいては.,小地震時においてq/Co毒o.2,大地震においてCl/Co篇o、35程度のものが華一2−1 0 2 3 4−2司 0観察された。しかし,この値は,貯水池動水駈のない公し盤L式から求めたもので婁)り,CIICoの概略の値を示すにす 2 3 4ぎないので今後さらに研究を進めて行き1たいと考える。 睡’。kkD 、,ko氷誘究を進めるに当たって,愛知用水公団,京大農学部図一17 牧尾・ックフィルダム震度(振幅) 鉛薩分布訓鱒結果2尺旺i教援の御1援助を得たことを感霞射するo59 | ||||
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タイトル | 土の疲労に基づいた輸荷重の求め方について | ||||
著者 | 羅文鵠・山内豊聰 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 61〜65 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21189 |
内容 | 表示 土の疲労に基づいた輪荷重の求め方について羅鵠*文山 内豊 聰、継嘆, まえがき_ 0荷重強さ・i73kg/cバ瓢0、2 舗装のような土構造物は,おもに異なった大きさの輪残紹ヒズミ 04り、6荷重がそれぞれある一定の周期および持続時闘などをも1.94 解 合ヒスミ”!08k I Gって繰返し載荷されることによって疲労をおこし破壊す …2」1,4るoつまり静荷重以下の繰返し荷電でもそれカミ繰返し載 z心載荷周期 1.5秒 224 々側 圧晩/cm言 (a) 1 10 102 1G3 10屯荷されれば,土は永久変形を生じ疲労破壊をおこすので 繰返 し 蘇 荷回数N (回)あるoこのような蔀実に.もかかわらず,繰返し載荷の要ミ》0.2需 0荷重強さ・183kg、lcm=獲.留ヒヌ、 04」06素を取り入れた舗装の設驚1は,ごく一部に衷願の疲労を2.04〃、〆合ヒスミ『つ8考慮した力法があるのみで,それを除けば一般にすべてK l o l2M I4静的に行なわれているoしかし実際にはこのような土構噸載荷周期 2,5秒測 屈 Ok創cm2_224”(b) i 10 102 103 10‘」壷4勿の設計は疲労の甥邑象に蓋彗づき’, 繰返し三翫了寄プヲ式ンこよ 1黄返し靴荷圓数N徊).)て行なわれてこそ始めて合理齢なものと雷えよ50 一般に材料の破壊は繰返し載荷によって生じる微税的 図一望種々の荷重強さに対するヒズミと 繰返し載荷1難数の1菊係キ裂の成長によっておこる破断を示すoしかし土、は脆性 縛ミ返し蝦f』重を受レナる土の変形機構は実験鍵i果より,完破壊をおこすので,繰返し載荷によっておこる土、の疲労全弾性体と塑性体の維合せからなるものと仮定できるo破壊は,それによって発生したヒズミの量をもって蓑わ図一1に示すように,土供試体は繰返し荷重を受けるすべきである。筆旛はすでに±が繰返し載荷によって,と,最初に弾性体と塑性体とが同時に作用して全ヒズミある…定のヒズミに到達するまでの繰返し載荷隣数の対を生じ,除荷されると完全弾性体の作用による瞬閥的圓数値と繰返し窟『重の間に.は適線的関係力∼あることを実験復ヒズミが生じるo土の巨複酌変形は,±粒子が互いにに,よって確かめた1)2)oこれは金属材料における疲労曲接近し合うことであり,この過程に,おいて土粒』子間隔は1線に相当し3), このような陛1係は,土の疲1労に.対する考次第に縮まり,硬化効果が進行する。この際の粘弾性的察,または疲労の現象に基づいた繰返し荷重を受ける士遅延弾性は非常にノ1、さいので無視することができるoさ構造物の設誕などに役立つ。らに繰返し載荷回数の増加にしたがって,塑性ヒズミの 本文では,土に.対する繰返し載祷試験結果より,ニヒの増加は減少し,ある一定の荷重下においては,土粒子はつ疲労の進行の機構に対して,理論的考察を行ない,さらいに.接触し,弓単性的ヒズミのみとなるoこの弾性1約ヒズにこのような疲労のr廻題の解析,あるいは実際の舗装の ミは粒子闘において生じ,この設訓への応用を罐単化することを目的として,疲労油線 場合硬化効果はすでに限度に達を利用して,実際に舗i袋上に,くり返される複1念’した複雑 しているoこのような挙動は図σ㎜ ワ︸な交通荷距を,それによって生じる疲労と同程度の疲労を生ぜしめるような,単一で等1直的な輪荷重に換算する式の誘1尊を試み,実験によってそれが可能であることを・E2一2に示す力学1矧莫型をもってEゴEエ表わすことができるo図一2の模型は完全弾性体を表わす2個示したoのバネ(弾性係数ともにE1)とσ2. 繰返し荷重を受ける土の疲労に対する考 図一2 察曲このパネに結びつけるために,1鰯のパネ (弾性係数E2〉を直列にした糖弾性要素 (弾性係数 E3,達1劇生係数η)を並列に組合せたものであるo降伏応力は繰返し萄重に比べ(1) レオ、コジー考察て小さいので省略することとするo いま外力すなわち繰返し荷童強さをσ,それによって1帥 同 助教授,二L博61現われ一であると仮定す一る。なお,初期状態にある微粒子・生じるヒズミをε,各要素に生じる応力をそれぞれσ1,σ2,馬は非常に小さいので省略すると,模型よりつぎないしは微粒子集団と活i生体とが常に平衡を保持していの関係武が得られる。 るという基本仮定に,基づくこ1ご滞挿繰灘灘詣☆蕪凝驚鴛 σ1欝E置ε…一……“一““………………『n・……(1〉 ゴ3 σ2鴇E3ε十η一一明臼・…一・“prr・rr・・一一rq町一一・rr・・■(2) 出 σ=σ1+σ1+σ2………「・…・……………『『…(3〉(1〉と (2)式を(3)式に.代人すると’つぎの式が得られるQ dε σ=(2E1+E3〉ε+ηπ…M『’…ひr““……(4) 図一3 微粒子間隔はいずれもaで婁)るo移動方向に沿った単位長さにて∫f固の微粒子が藤1列(4〉式よりに存荏し,移動力向に直角な単位断悪にむ幻個の微粒子 ε一exp(一2畢6)が並列に存在しているものと仮定するoいま移動方陶に沿った1列の微粒子について考えて見ると,A,Cなる ×「ε・+瓠σexp(2E監拘4弓一(5)位置では各微粒子に作用するカは零であり,Bなる位置ここに,εoは’瓢0においてあらかじめ存裡するヒズミにおける作用力も対称の関係からして同じく零である。である。載荷の際σ皿const・としてつぎの式が得られ雪一なオっちA,Cなる泣置において微粒子は安定壕犬態にあり,Bなる位羅において微粒子は不安定状態に.あるo土るo供試体の変形は移動方向に直角な任意の断硬にある微粒 ε一2E鐸E、÷(ε・一2E簿E、)exp(一2畢3‘)子群が同時に一つの安定位置からつぎの安定位置に移動 ・(6)することによって生じるものと’するo以下においてはこεo薫0とすると,の断面を移動面’と呼ぶoこのためにはポテンシャルエネ 2E葺E、「トexp(一2畢‘)1一曹州ルギーの障壁または山をこえなければならない。この障壁の概念はすで1’こ1899年にArrlleniusによって導入除荷の際σ=0であるので次式となる。され,一般に速度過程と呼ばれているo後にEyringた ε・ exp(一璽1チE3直)一2E葺E、ちによってさらに発展され,今欄において絶対反応論としてよく知られているo ×卜exp(一2畢36)]exp(一2畢’) いま材料に.おける転位論3)に基づいて,繰返し荷重を ・・(8) 繰返し荷重、を受ける土はすでに周知のように,全ヒズミ=塑性的残留ヒズミ+弾性的圓復ヒズミで表わされるが,(7)式のεは繰返し載荷回数Nにおける全ヒズミと同じくZV−1における塑性的残留ヒズミの差を蓑わす。(8)式のε’は繰返し載荷回数ノV−1より同じくNまでの残留ヒズミの増加量を表わすo(7)式および(8)式における粘性係数ηの値は繰返し載荷圓数の増加にしたがって非常に大きくなるので,岡式はつぎのようになる。受ける土,の変形過程をつぎのようにして説明することがでぎるo土は応、カを受けると,変形を生じるが,すべての移動薦が応力の方向に沿って同時に移動することは不司能である。士供試体は外力を受けると,応力は最初にその接圧部,すなわち端部にて発生し,ひぎつづき連続的にある速さをもって中心部へ進んで行くoしたがって移動獲の移動も同じく最初に端部にて発生し,ひぎつ一づきある速さをもって中心部へ進んで行くと考えなけ’ればならないoそこですでに移動した部分とまだ移動していない部分との間に境界が存在するoこのよ5な現象を金 ε=2EI紹3レ… (7’)属の場含と瞬様にして転位と定義することができるo士..の変形は図一3に示すよ5にマトジックス中の移動力向 ε’一2E三転exp(一2畢3ま)《・…・一(8’)に直角な断醸,すなわち移動面にあるすべての微粒子の(7’〉,(8ノ)式は土は安全繰返し荷重以下「の荷璽による有同時の移動によってこのような転位が生じておこるもの限圃の繰返し回数ではほとんど弾性的挙動を示すことをと解擁沢でぎるoいま土の疲労プは薩線法貝llにしたカミうもの意昧する。とすると,繰返し載荷によって生じる土の変形量はこの (2)微視的考察発生した転位の累麟であるQいま1回の載荷によって生. 土は多くの微粒子の集禽体であるとし,ま供試体の変形はこれらの微粒子の微視的過程の臣視的効果としてのじた変ヲ微εF五Pγ蔚劾れ・聰の繭こよる最終変形量はある範翻内において,一62一 2.3κT ε』〉h ∠F 2,31ζT ε…∫Pγ4彦一一一一一…一・一(9)ヤ・ま3α瀟 Io9一[一一一十一7わ置 とおく α κTP α’ αをもって衷わすことができる。ここにPは1周期におけと,上式はσ冨α一狙o墓Nになり,(10)式になる。このる載荷時闘,フ’一はヒズミ発生.の速度,ハrは繰返し載荷園ように.して,土の疲労蘭線は理二論酌にも薩線的に.なるこ数である。とがわかり,実験結果ともよく一致しているo4. 土の疲労に基づいた輪荷重の求め方および3, 土の疲労曲,線 巽験結果 土と金属はきわめて性質を異にするので,疲労曲線の1乍成に先立、ち,土に対する破断の意味を明ら力寸こする必 交通荷重は実際には大小さまざまな車両を盆み,これ要があるo土、は繰返し荷重を受けると,金属と同様ンこ,そらの車両はそれぞれ異なった速度および周期をもって繰の降伏応力は繰返し載荷に,よって増大するが,繰返し荷返し走行しており,長期にわたって疲労破壊の作用を道重または繰返し載袴回数がある限度をこえると,降伏応路におよぽす。 しかしながら,一・般に設計輪荷重の決定は,交通調査と重量調査を同時に行なって,その結果よ』力はすぐには低下しなくても,実際には土の内部にはすり経験的に判定するoたとえば次式は米カリフォルニヤでに微挽的なキ裂が生じており,それが生,長したとき突州の経験式で,英国でも用いられている5〉Q烈ミ破i壊づ湘るoこのことをよ一唾墾のII危橿三復皮壊であり,劉三?旨ンこ 破壊作用係数=〉’万め91v危険であるので,士、の場合にはヒズミ量をもって破壊のここに,P:設言1輪荷重基嬢とするべきである。したがって土の疲労曲線は縦軸に繰返し荷重,横軸にその荷重の繰返しによって土があ 」〉=換算奮数の総和る一定のヒズミに達するまでの載荷囲数を対数目盛りで上武のノVは,繰返し荷重による破壊作用に対する輪荷重とって描いた曲線をもって蓑わすQ図一4はこのようにの相対曲璽みから求める。この破壊1乍用係数の魎から,して傅られた土の疲労曲線を示しているo図からもわかCBR設計曲線のうちの採用すべき設計輪荷重が決楚でるように疲労曲線の関係は直彩舞的になっており,つぎのきるoしかし,より合理庭勺で精細な設計法が要求される関係式が得られるoようになっている現在では,設計輪祷重は路床,賂盤の σ職α一δ10鼠八7…一甲…・り・}……・………・…’・(10)疲労に基づいて決められるべきであると、思うo一方このここに,α,δはそれぞれ実験定数で,土の種類と繰返しような複合霜重垂の繰返し∫1貧蝦fをこよる疲ヴテの過程をよ誹三群貌こ載荷条件にしたがって異なった態を示すo安全繰返し荷複雑で渉)り賢疲労の問題の解析を困難ならしめ,また舗重強さ以下のイ竃垂弓璽さでは,土は有巨艮回数の荷重の繰返装の設誰上からいってもすべての輪荷垂を対象とするこしでは,その一定のヒズミに到達しなく,この場合横軸とは好ましくなく,実際の複合した交通荷重に力層っっに.平行な線をもって表わすoて,それによって生じる疲労と嗣程度の・疲労を生ぜめる 以下に,以上に述べた疲労の機構に対する考察に基づような,疲労の要素に基づいた単一の等鰹的輪荷璽を求いて,(10)式の誘導を行なう。めるべきで渉)るo いまかりに,繰返し荷重を受ける土の転位の発生の速 いま,土に対して荷璽σを繰返し戴荷した場合,この度をEyringの速度論にならって, ・一(撃)・xp(一」寮磁)土がある一定のヒズミεに到達するのに必要な繰返し載荷回数をNとする。繰返し荷重による土のヒズミの発生の割禽は,繰返し圓数に,対して適、線約であると仮定するとして,(9)式に代入し,その画辺を対数にとるとつぎのようになるoIn 1n醗1n撃+王n∫Pexp(」簿ασ)雄と,この荷重、をη回繰返すことによって生じる土のヒズ ブネミ量は万εになるQしたがって土に対して荷重σ1,σ2, ,砺をそれぞれ街,錫…誕揖亘1ずつ連続的に繰返す チユ ・(11)ここに,κ:4ミルツマン定数, h lフ。ランク定数 丁=絶対湿度, ・4F:漁性化自由エネルギー(11)式より 2、3三〇9εN瓢2、310gN+2、3109 κT 4P α × _一り__十_、_σ十2、3隻og P 13 κT κT σ一響Tl・9赫÷響2−3夢Tl・酬ことによって生じる土のヒズミεcは万の累灘ヒをもって表わすことができる。すなわち, 乾イ禽繋H翫磯+…+驚)・(12)いまこの土の疲労曲線は σFα一み1n1Vε………一・一…一……]・一(13)であるとすれば(12)式に.おけるN把の鰹は(13)式よりNε一1/exp(午)をもつて醗えることができる。したがって(12)式は63一表一i(b) 載荷周期2,0秒,激;容ヒズミL4% に対する等値約繰返し荷重σεの計算値 %一(餓)ε一1激 p(σ孟詳)]ε…(14)いまある単独の荷重σsを一定の澗期のもとで一・定團数繰返した場含,ある一定のヒズミeに到達するまでの繰恥騰1灘糠甥護蓉熊蹴慮返し圓数を!▽sとすると,σsを前の復含荷重のそれぞ ツれの適用圏数の総頽Σ1編麟だけ繰返した場會のヒズ ‘置1鶉“腐η ,Vcm2)… 1三i 2,81 2.91 3 0三 3、121 701 3732一戸 619一レ 72一ト 【更2 150GOIO50180422−84 4465 2、73 i2,8玉2、913.013122813.〇三2 117三4脚8触1紹18峠1獺翫181ミ εsは, εs一[(剖exp(等σ〉1い・一一…(15)3いまεσ繍εsであるとすると [禽 xp(劉] [(激π・)exp(穿)1ε4、7。、膿ノ1器一3蔽 50001801050 42 13.Oi2912.811.70王 HO伸io帥545 1!8・105・5……283 4310 262 き12853。93i焦816651073286 1 13.012.9ま 一1赴繋評)11…σ£・ 151 692 103−p 1706王 700 88一← 95一ト 235一叫趣謙筆)1卜…御〉2「95 1180三〇50 「30蒙2912.8支 i18010505000289273P674!8 062表一1 (c) 3険荷1羅糞堪2.0秒,融=容ヒズミ 2,1% に対する等値的繰返し荷重σsの誕算値しかし,複合荷重の繰返し載荷による土の変形の過程はNo.慧1灘繍犠)瀦髪齪髄縢, /V筆妻の今載での実験結果が示すように実際には,直線的にはならないので,(17)式は(18)式をもって表わすべiきである。2 伽一/裡騨1…3 し=1ここに,σs:等値的繰返し荷重5 衰一1(a)載荷周期2・5秒,許容ヒズミ1・15% に対する等値的繰返し荷鑑σ3の訓算,値M麟欝轍轟,隷識騨鱈糠、£蝶 cm3》12.29 2.32 2 37 2 421。78531.79・14工.79支2,29 2「42 2 37 2.32600一> 11一レ 29一炉 7032800 32 180 !2GO2.292.32237242600一レ 64G∼レ 90−p 26781、799209一》 9一ト 19締 35一ト 348→ 170一レ 2102800 321200 王80 560120028002、29 2391.788三420一レ 361。7901、78830締 9045 28GO239 2、2933峠 1945 2800 i3.433.643、854、051 692 1950一ト 331一レ 86一卜 乙12 160GOま30035095エδ95騰一3}1講1−4・ll 16・・H3・・35095 13、643,43工700 n83暗959 ヱ3GO6000iI3491 12三85 1、051 13521356113.463562409i1272377三333950097i 2至421 1、07表一1は複合荷重の繰返し試験結果および等鰹的繰返し荷重σsの値を示し,図一4は横軸に士、がある一定のヒ. 桜2、32 13321.39 10GO1,30L30三.392、37最初に相対的に最小な荷重を一・定数繰返し,その後荷重を逐次増加するものと,最初に相対「的に最大1な荷重を一定数繰返し,その後荷重を逐次減少するものの2種類に分けられるoもし複禽荷重による繰返し載荷の場念もヒズミは漉線的に生じるものとしたら,訓算によるσsの・2、30 1456 1.31233る等纏的繰返し荷重σsをもって,一定荷重の疲労曲線と同一の線図上に示したものであるQ実験に使用した土示すとおりであるo実験に使った複合荷重は大別して,a321iぴ霊32800 452.39 2.2945一》 29→ 3350 95 24試料の物理的性質,±供試体および実験条件は表一2に 112800 1200 180 322,29 2 42 2 32 2.37 2.34 2,32 2.2952321128。t玉2860D__レ 627一レ 43一ト 102800玉200 180 321881一ト227一ト}600D13003 85 4 05 護明26ズミに達するまで繰返し載荷覆1数,縦軸1’こ(17)式にょ230 i2012 1322800 560 45 202三、69213.643.ご圭3 κ:実験より求まる定数1.792脳1一搬218−2・41i3、433.64 521一戸34294 1692113006000 ‘z,δ:・疲ヴ郵掬奉泉より擁之まる定数 ”£π、Σ1イ薩は疲労曲線に』乗るはずであるo しかし前指の繰返し團数は実際に疲労曲線が示すものより大きく,後者の場合はノ卦さヤ・oこのこ二とは肖弩春をま最唯刀により弓、さい拳テ重を多1200.70 i数醐繰返したので,土の変形に対する抵抗がかなり大き52 o、74くなったからである。後嶺はより大きい荷重強さを多数回繰返すことによって,±の変形に対する抵抗が減少す一64一・ のるからである。このことは表一1に示すΣ万の値から 試 料l I『ヒ2、8も定量的な説明が得られる。すなわち,前旛の場合Σ覇2、7 一鮒曲線:σ氣2.罫5−0。081・9睡カ万の値は1より大きく,後者の場合は1より小さい。X印は試験結果,Noは供試体書号を示す、 26ざ2,5なお,図からもわかるように前溜の場合パラツキは非常隷24購23x85234x7饗x_ ∈繍22添21(a〉 ま 102103に小さく,疲労曲線そのもののバラツキから考一えるとこの程度のパラツキは実用上さしつかえないものと思う。1cξ5,結 論載 荷 置 鉾 N(a) (1) 土の疲労破壊の現象に対して,土は多くの微粒子の集合体であるという{反定に基づき,統計力学白奪考察¢3、4琶、動33雌32を行なった結果,1爽験結果とよく一致することを示し試 料:1【 1σ讐335−O,15!ogN×印は灘贈課たoNoは供試体番号を示丁。 (2) 金属の疲労曲線における破断を,土の場合には。63、1胸3Gヒズミをもって置え替えると,ある一定のヒズミに対す 6葦 艶る繰返し荷重強さと繰返し載荷圓数との閥にも金属の疲 5 × 3っi陶2、9麗27 ト労曲線に相当する曲線が得られた。これを土の疲労曲線(b〉lγ10』10震欺 嘘 Nと呼ぶことがでぎるoこのような関係は繰返し荷重を受ける土の疲労の現象の解析,またはその設翔に役立つo(b) (3) 土の疲労に基づいた設謝輪荷重を求めることを目的として,複合した荷重を単独で等値的な繰返し荷重1孝42 に換算する式を求めた結果(17)式が褥られたo実験のミヰ}ξ40ざ39結果(17)式をもって等薩的繰返し荷重を求めることが試 料llli可能であることがわかった。なお,このような力法は、設脚38承37 σ隠335−0.1うど09N揮36胸卜1計楡荷童を求めることに役立つものと、思う。 35含…》_一(c) 1参考文献埠辱10210‘三〇コ藏 N1) iil内,羅:土供試体に対する繰返し荷璽条件と変 形を関係づける方法,土と基礎,VoL13,No,8, 昭40.82) 1川勾,羅:叢軸的繰返し荷重を受ける土の荷重と 変形の関係,土と基礎,VoL13,No、11,昭40, 11 (c)図一4 複倉荷重繰返し載荷試験結果・表一2 実験に使月聾した土試料の物理的1凶三質, 士供試体および実験条件1試 料 No、豆 横堀:材料強度学,昭39.83)証角座標法による分類砂質ローム砂質粒土ローム4) 羅,1.LI内:繰返し荷童を受ける土の最適予備効果有効粒径(mm) 0、002 000三 に.ついて,士水学会第21測年次学術講演会ン昭均 等 孫 数土粒号の比重74,7 2、72 玉20 41、5 272最適含水比 (%)275 2諜.2土供,試体丁1法 (cmxcm) 〃 含水比 (96)5×121 3.5×8215)山内;繰返し載荷の田題とその対策,土質工学会 九州支部応用土質工学講習会テキスト,昭37ユ()6) 1却内,羅:土の繰返し載荷試験縦1果の解釈と利 用,土質工学会第11躍土質工学シンポジュウム, 19 昭41.10液 {生 眠 胃 (%)塑 性 鮨 数 (96) 〃 乾鴫’i密∫堂 (91Cm3)lI鞭 荷 岡 絹 (SCC)側 llE (k9/cm3)556 16。2 1、・13625,1、5 0 555 三9、3 王552 2.〇 三,5一65 | ||||
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タイトル | セグメントに作用する土圧ならびに内部応力の現場測定について | ||||
著者 | 保国光敏・木島詩郎 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 67〜73 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21190 |
内容 | 表示 セグメントに作用する土圧ならびに内部応力の現場測定について保国光 敏*木島詩 郎**2. 護周査工事才饒要謡, まえがき この報文は東京都江東区においてシールド工法の実験 2.1蜜i験規模として,直径3.81m,掘削延長約30mのトγネルを 実験場勝はいわゆるゼ群メートル地帯と呼ばれる軟弱施工、し,シールドの掘削プヲ法,およびシールドの圓転,地盤に,位1置し,地下水位がほぽG、L−3.5mであって,ダ行性などを調奮するとともに,セグメントに作用する掘削に際して多量の湧水が予想されたので,圧気工法を土、圧,内部応プ」,断面変形などを測定したので,これら採用した。の測定結果について述べたものであるo シ・一ルドの断面は3.81m,土カプリは約7m掘削延Gし261025002QOO1500㎜一一500 「プレスファブ1抄一[ステー婦5×2a器蜘「T『)T二rレゲ引乃而輔54245、穿48 497 ア/ /507/27/187/177/157/1443菊7/141刺7/15407/137/lo/ 〆2 6397雑ア/7ア ア 4・一3魂25アり㌔o扁∈o−1犯7/96 6//ア 2729’糊137訓’り謁7/24326/刃6/2ア22326/2656//■78 29 工 3137/13242 2626/6/2717216/216/206/2G,//6/6 6621 12i315,161945x3、チール45XIO麟500C126/215 B14}E16/16//蓋OiO6//166組立舶101臓66/17896/1166/955怨45/28352527⋮5リング書号 i i季搬盈i§竃9 2 ⊃,.% 土断 2 圧萄 ン 1販 ク 離 抽 醐 躍 卜絹グ竃 内セ 都グ 応メづ カント ト図一1 谷種セグメントの組立、て図表一1 各奮覧セグメンi・のヲ杉1犬rl}法炎セクPメント弔巨類1・1・、ρ頓環分割数Corrugate P三atePressed SteeID、C、王コンクリー1・810910材450横厚量125(mm) 6、0(m切750三254501504.57501507、0450(150)750250750125150三〇245円 隅k9!Ril19k9/mP28407778イ1037370 (72)220向0木10三〇軽 鼠 型 鋼重鰯謬1丁Fabπicated Stee1ボ ル 数勺 法幅く1nm)30鹿島建、没技術研究携・三1貿壬研究員 ・研究員一67一8105901、2554423,2163娼1二鷺灘定,断眞行変93.0ユ12.8玉4‘1845369,2 内部応力測定665表一2 吻羽土層の概要 牌03 No4、η伽1。藷旛需名い蔽(cm)勧く1七(%)i 察状漫ニヒ 触上証シル劉繍、1三、綴畿響二上 段 糠鷹1− }關一1・陣蘭i蕊 鍛縣嬉しづL ___」上 段 細 一200阻一一↓孫シルト難副 Nol 碧D250 図一2 ボー リ ソク“位「掻【覆ζ1下段シルトい。158一明翻犠葦桜融『いる長は約30mである。エ、事はまず7・60m×6・60m×およびチュウ積粘土屑の3層に火別され,各周は概略次13.16mのケーソンを沈設し.,ケーソンの壁から反力をのとおり1であるoとって,國一1に示すよ5に各種セグメントを組み立て 埋立厨;地表よりG.L−6mまでがこの埋立屠で,上たぐ掘削終了後スチールセグメントの部分は二次覆工を部2∼3mは,玉.石,レキが混入しており,以下は砂層 テなったo 使用セク“メン’トの形)伏, 寸法は表一1 のとおが支配的な粘土.混じりのN僖は15以下でゆるい層である。なお地下ガく{立は,こ=の埋立溜中購1のG・L−3・50m付”りである。 2.2土暦ならびに土性概要 実験工事に先立ち掘潮方法,コンプレッサー容量,セ近に存往しノているo 砂質二1二1層;G・レ6m∼9mがこの砂質土層で,旧海底グメン1・の形状,寸法などをきめるため土質調査を省な砂層とみられる厚さ3∼3.5mの細砂層’であるo N値はったo三〇∼15とゆるく,上部には漂さ約1mの糀性土がタイ積しているが,シールド上部半断強はこの膚を通遺り一る。 ボーリソグは;図一2の{立置で実施し, この結果より,シールド通過地盤の土溜は図一3のよ5になり,きわめ チュゥ積ll1!1±1溜;G,L−9m以深がこのチュウ積粘ヨ、て複雑な土麟を構成して㌧・るo土麟は埋立1轡,砂質土屡1層で,N〈王の軟らかい職i±からなっ『ているo土質試験__2G2G,Om o斜 _い臓1・豊 一 藩 、憂0 5101520・継層ゆ し ¢5ヱ 95ユー郵乃5.5う。一圭D犠 5101520ヒ纏黛oノ1」9,一韓470 ・嚇輪1 《熱{嬉(鼎’、篶るナ誓性 ξ格 『・量8臼47晶■糾 1チ1∫ウ㈹∫書鳴i羅颯弓9.ア○’レ158ヨ ’』一彫緩−}qf:課iご甲…要.il= 潜』』1謬.姦.遷2,50;牡i5一IP5葡9.60、、控 王一層砂pl∼二ンルト甲砂シルヨ擁ウ蜘謙コ瀞15土質名づ’i導4が ’q513.40 驚 o 諮ζト 1e5齊)埋土㌔ t,、一 吋 燵 0 51Dl5201辮土2弱團 No3No2}1)1}勧1難麟酸15.6515.9∼ 「図一3 叢佳定土1馨圏量礁隊iの結果,伽竺0.4三{g/cm2∼0.8kg/cm2深度(ml ヱ 質“ジン・).っ〆)レ/、賜購ノ、の範囲で番)リシールド下部半断醗はこ理!X 』_ユ務織 なお,シールド通過時の御諺i褻による シルi二1ニシールド天難上 段の層を通過するo2,807旦50奥破工G,L−700(の ニヒ層i断騰は図一4のとオ5り一であり, ま レ8。。1擦牽饗墾蓼葬警霧奪廷土f、た,各土層の概要は表一2のとおりである。 上 段 総 砂900ソ 2.3 言牽器取リイ寸lpナならびに:演rl医筐方5表 13リングのスチール,セグメントは10、0σ i 」.1ジンク“の讐ンクリート, セクやメントをよ3αた。土圧計の取り付け泣置は図一5に示すとおりで,土圧計の個数は8耀,嘱・・ L 5 1G l531.1020 25ンからの覧 (m)ま、圧,断懸変形量の測定を行ない,39ヒズミ訓による内部応力測定を行なっ青1『暑鼻をま坂田式ゴニ圧鋒i, SPR−156 型,図一4 観察による切羽土層断濁図68一 ◎◎孫一証礁礁….⑧購鷺黙難爆./気、「 .轟撫 バーニヤ±理O鰍 図一ア 断画変形最測定尺リート打設時にセグメントの中に埋め込んだ。土圧の測定は6月161三iから9月11田までのほぼ96劉匠1間,断面変形の測定は6月16日から7月29日までの45日澗,訟ンクゾートの内部応力の測定は7月121 織灘蒸撰日から9月11腿までのほぽ60El間であるoなお,8辺竃 30 日ンこ断気を ヨなったo 1、一124斗’ ⑤3。測定結果畿\ /1粥1 3.1土圧測定結果 図一一5 」二1二E詮1王反り付』ニナ{立羅置豫1 認’容量2kg/cm2のものを使用した。取り封けはセグメントの所定の位置に孔をあけ,セグメンi・組み立て後地山 N 18国竜, 335 甥呂器i 土圧計によって測、/フ幾と間ゲキ水圧とを合定されるf直は,ニヒ王三籠8 ,グの逆 が出た時に土圧計を押し出し,その1β後,地山とセグ/ 王8輝メントの空聞を砂で充テンしたo断面変形量の測定は図わせたものであるが,硬宜上以後この 囲び、ミ訂一6に示づ陶ように, コら・零 (36訂}セグメントのフラン1 と呼ぶ事にするo∼go。go.’絆.途嚢) 21つgo。go’たスタッフで測定し土圧計取り付け時の各謝器の土圧計取り付け面の土質セま図一9 のよ 5でゼ345たo質ンクリートの応力は図一8に示すf立置でカールソンヒズミ制を設羅して測’含オっしたものを二と狂三図一8 ヒズミ弄i取り付け位置図ジに切欠きを作り,その標点闘を図一7に示す。精度1/20mmのノギスを付け土圧と闘ゲキ水圧の 3“コ (35口一_一…計内』鐵ある。 測定結果は.図一m10に示すよ5に,A−4014 /…煽外郷 3ア0荊定したQカ・一ルソン各副羅取り付け時F 出図一9土圧計i取り付け伺近の土質型ヒズミ計はロンク 図一6 断爾変形蚤測定位置に約2∼3t/m2の 一”一 曽一 椚F⊃ 4 ∼1 1 曹13 一ノ!…押!,!謀八土…一……}→ε 王2Uヒ 三〇 9 8Ul フドい_r!ハ一,r・P.腕醐 フ舜洞㌧.,一・『 』∠恥 一『,’ ひ騨Fイー’羅垂婆妻慈ヨ_rr_ 一 _、 __ 一一鼎一や・”齢”∼_膨遊壁 A㎜b刷 /蛭}一︸ 2 1 角3月日8事一月澱竃月 O憾 月 ア王5 20 25 1 520 25 1 5 10撲塵図一一10 スチール・セグメントの土圧測定結果69一9 糞8 鴛10 iう 20 251 5 101誓[も舞39腰516 趨39” ぜ39。39ゆぐfΣに縦1、65cm,横0.94cmの変形が記録されたが,このうち外圧の影響と考えられる値は,51651。糸従L40cm,裡♂10、65cmであると考Pえら才しるQへ恥、も539り激9ぐぎ51。396に,セグメントの緯立、て時から7月29日蓑で5105玉。o/39〉ζ\ 断面変形量の測定結果は図一12にデ云すよう鍔曽φ ωo哩ぐ39派6’ダ5r5三。_ 3・2蜥面変形測定結果4.23.7駆■かこ示づ曽とおりである0取付け48屡後土圧計取付け後 3・3 コンクリート,セグメントに生じる内部一670 応力潰i】定結果7・12, 各セグメンi・に取り付けた,ヒズミ計の測定慨は、図一13に示すように,計器取り付け後漸増し, 睡舞気後, タト圧の士難力r障こより圧縮摂1jのf直力∼、急断 気 前断 気 後 ㌧…5,439・5玉事1。39・澄桝ゼ39。 ぐ1) スチール,セグメントに作爾する土圧》 について3go39。51D・そ4. 測建結果の考察QO3go39騎51ロも.†5r51。5,051ト 等顕 /距’令一39。激に増加したところもあったo4.3 3,5ぺ 土圧計取り付け時に約2∼3t/m2の紗)期圧を5i。財 9》黛与えたが,翌1三iの測定ではセグメントの変形 イ(シールド推進に,よる)などの影響により応力13,315.9が開放され,その樋はほとんど0にもどっていたが裏込め砂泣入を行なうと間時に急激に土圧カミ増1カ「1したo この現象はセク甲メントとま也1灘の「網 図一11土圧分獅単位t/m2初期肥を与えたが,その後源点にもどり裏込め注入(こにすき間があるために,褒込め砂が充満して初めてセグの部分だけ細砂を注入した)と同1時に土圧は急激に,増加メン1・に土圧が作用するものと考えられるo砂履に.接しした。砂質土、に取り付けた土圧計は裏込め淀入と同時にている土圧は裏込め注入と同時にほとんど瞬時に土 圧がほとんどその値は変化がなく,断気時にいく分減少する作用し,その後の増加はほとんどなく一定な値を示して傾向がみられ,るが,馳1生土層に接し!ている士,圧.計は漸増いるo これに対して鴉li性土に接する土圧は裏込め’1主入後、急激に増加し,かつその後も漸増している。裏込め注入を続け,断気時・に、急激に増加し,」賜所辱により異なるがでンバーi・部では一・番増加しておりそのf直はほぽ2t/m2後の±圧を初期土圧とすると,初期土圧と各時期におけであるoなお』土圧剤一取り付け1直後,48iヨ後(断藤変形測る」、1圧との、比は蓑一3のようであり,この結果から土β三定終了時),断気前,断気後に.おける土圧分布は図一斜が増繍するに.し≠こがって,粘性土.に土圧が集中すること玉§力精っカ、るo 圧気が地i到に1与える影響は粘性土、は砂質土に比較してi21三了至4−2r9り _捕醐暢脈 ︳.琶606200)40 コ100捻1ヨ1ll晋1脚胃》20一’・一10DドM40−20Q1唖、ヂ80」一L,1』_ ,.囲一300−100−1201,,暑十守『鴨、マ 薗 一 一一M揺三1i 0 o綿ず主;313,叢.玉!、お1,38!,迎一一貸鼎騨 一3圃‘驚大ぎく,断気後粘性土の土、圧は、急増するか,または幾分7。15月2。251鞍ヨこ・η舶備 考 媚潮図刊2断爾変形測定図7図一13一70一1520フ25月315812月15202528303三5910竪コンクリー】・,セグメント憲力の経時変化 考え計算を行なっ・表一3士圧の経時的変化耳t位t/m2止圧計名 たQ詞鉾土圧分布己」i ↑l鼎職1儲警舗気前』 ▼4.3アq は図一14に示す。1り4断気後二二征薫二覆丁ヨ稿コニ講ヨ〕』ユ叢こA−11留1(1%霧 断気後測定土圧 カミ安定したと考え1朧)L.(轟) られる時期におい二壁二「階二「三ヱ脇三1三i賜『μ鑛三撮)一、lj㌔凱㎜. て,測定垂薩土罷\4348〆_詮土」、ゴ雪㎜、以躍2..1、、燕1と±曇覧1)一 を嶺算垂薩土正王と_型 」.留」..“1)」一A飢Lj知(1魑_L壷)⊥鵡 等しいと仮定し,AtL_1君_」_毒,』雌2工(。尉、 A−71き劉(2乳1る)旨麗)旨1協、 難獲,水平,±.駈138801!5R5 分布に分けると図159(E敵’伽2 (馴立,伽)増加したが,両側の砂質土屠に接する土ぼ計はほとんど 一15のように二な図一15 断気後の盤痘水平土繊分布 り,計鏡した分布変化がなかったGと著しく異なるo土圧係数は禦均して考えると,セグメ ( )は取臼醸後を1とした紅藍。 この糊生恋の断気による土庇増加はHouselも述べてントの右側1はほぽ0.7左側でほぼ0・5程度である0いるoただし今圓一一様に.土圧が増加していないのは,坑 4.3 断面変形について内の盤気圧が0、5k9/m妓と一定に,保っていたが,砂層か 組立てセグメント断面変形の最終測定聞(7月29日)らブローが絶え闘なく生じていたため,砂屠ならびに・砂 の土圧分布をi璽直土圧Pv1習に近い鞘性土部分は狂気の影響が少なかったものと考 P) /えられる。−/P” 4.2 計算土圧と測定土圧について P;測定土圧f直±カブリ比がヱ.8とノ1・さいために二,土カブリ金都商効とP,淫直土理zzケン〆//・Z〆んz評.’ 3.5 κ;土圧係数P訓PyP}Ilホ平土圧而“、 上式にκ罵0、04,0.6,β1測定土旺8ア q穿〆.358 P二PゼCOS20+Pllsin20 PIPv購cos20+κs玉n20,/ 士1旺を計算するにあたり,今回の場合,癒径に比してと水平土駈P1∫に分解するため,図一16において0.8を代入すると垂直,水\35平士圧分布は図一17のよ 図一165になるo組立てセグメントを剛性リングと考えると, 掬・53452\ ニニー曲げモーメントによるタワミは次の式で表わされるo551・ ”\58 δ=Pr義/E1・α 髪L%彩%勿髪髪%易 α1荷重系による銘数 斑1口 粧1國6,03’・ア,3地 戊 刀 4.9 lB33斜73 P l±蕨に.よる荷重強度(単慮lmり、15 働1トンネルの半径 180cm E1;曲1づ濡岡1箆ヒ 1,407,000,000 (1くg−cm)図一舛 誕算土圧分聯K給4 (戦=t屍)18420.46.3734.2K=登,6 (単位:t〆醗2)1501674.28,29,4K箋0、8 (単位:助3〉B.噸54 46\54655.6143 三2ア15.94。6−748、4臓9 捻ア12514.58.9549.4図一17 土圧計取り付け48βの垂鷹,水平土圧分布一71一一il24.29.846/127100105、 すなわちδ筥α34P・α(cm) で表わされる01て漏0.4,0.6,0,8K暫0,5の場合の荷重を等分布荷重になおしタワミK明の場合モーメン1 叱垂演ゴニ荘三℃一メント闇 軸 恥 、 『まト、\¥“、ノ!﹃} 儲0,030cmとなり,実測値は言1・算値+)と比較してぎわめて火.きいoこの原(一) ’(+)(+)1因はシールド推進時にジャッキ反力などの相互作用により,ボル1・がゆノ./5’ 、 ¥ (+)鷺リング ’ ’ 1 / ! ! !1 ー 彙團土鷹 、 、 I r 帽 、るみ剛{生が落1ち,完全な[剛性リング 4ノ ー一一一拝且.鉾ンク立リング.〃ンられるo変形量が顕著なのはセグメ一)§(+)モーメントとしノて土月三に抵抗していないと考え ¥/「 }(+)(』忘 1(㎜)(一〉 、 、(一)\、(一) 一 一 、〉〆、 、 、 、︵ r’量はそれぞれ0.070cm,0,054cm,一__ 驚 旦 ニ ト畿¥、、量を計算すると,垂薩水平のタワミ二一 イン100102030405q(一)∠ノ礁 _密!〆峯蔭 誌 L一 し一 一 G12345q OO、204060・810q O12345qン}綴.立』て後4∼5日聞であり,シ園一20 剛性および組立てリングの断噸プ、7一ルドが離れて行くにしたがって変形蚤がほとんど変化 91=κ・9なくなり剛性リングとして土圧に抵抗するようになるも σ2漏κ・σ÷21’/H・κ・9のと考Fえられる。 篇1匂(1+2γノ正1) 4・4 コンクリートの内部応力について ここで K;主{動ニヒ圧係1数 コンクリートセグメントの応力測定は,7月12tヨか 7;覆工の半径ら9月11日までの61矯間で,図一12の応力経時変 冠1士.カブリ化図から覆工の滝、力は,リングの組立てから約20日閥 91γHぐらい急激に増大し,それ以後は緩慢に変化するにすぎ この土灰に対し内部作用力を閉鎖形ラーメンとして解ないが,断気するとまた応力は,急激に増加し,十数日間折し,接含部がピン構造の場含,ソ連邦で行なわれていで安定しているのがみられるoこれはトンネル内に圧気る多ヒンジ系セグメントリングの設言1方法に従がい,土が作用し。ている間は,この珊気が周囲地盤を押さえ,土厩分布を図一19に示すように,等分布な霊三働土駈と,圧を幾分軽減していたものが,断氣と同時に周囲地盤をこれにリンク“の変涯多に1廷打護すFる受1動ニヒ1王力訂乍用づ印るもの抑さえる二力力&なくなり,全 土とし,内部作用力を求めると,その結果は図一20に示す qように,なる。たたiし, κは主1動土艇係数で剛・殴リングの圧が覆工に作用するめ甑 皿皿㎜場合1f謹0は盤薩土圧のみを蓑わす。 図一20 カ・らオっカ・るよ うに,覆ユニ.リ ンク“を岡駆生リ ングと考えた場念と,ピン結禽による組立てリングと考えた場合とでは舅三常に大きな差があり,曲げモーメントはピン 娠 q=結合による組立てリングと考えた場合のほうがはるかにて,このコンクリートセグメ q小さく,剛性リングの1/iOで,.}δもにFl勾ングに集ントが粥墨対して降朋三リン図ヨ8樺臓リングの中lli斌’こ作用するoそ71tに対し..,剛姐三リングと考える,賜禽グとして抵抗しているか,接 土庇分布には,クラウンと側壁都に.火きな1掛げモーメンi・が作用合部がピン構造に近い形で抵抗しているかを比較するたするoしたがって計算結果から考えると,覆工セグメン11鐸1の濃掟結果をもとにし 皿皿遡㎜め,剛性リングの場・含リングにf乍用する土圧を図一18のトはピン構造による組立てリングにしたほうが応プ」的に,ように,鉛薩方向の等分布 荷重と水平方向の台形分布荷は有利であるといいうるo しかし,実際に用いられ』てい重力∼f乍用づ』るものと考『え,るコンクリートセグメン1・は接禽部をボルト締結1ノてい q kq (1−K)q るため,接合部は半岡1篶生1であるから,これら両嘱Pを組み合わせたような作用力が発生しているものと考えられ,るので,次にこの副郵窟糸吉舞ミと9ミ1鎚斎雪果とを,Lヒ較してみようo ここでセグメントに働く曲げモーメントを君4,1軸 (a) (b) (c)力をノVとし,引張りと圧縮側におけるヒズミ計の値をそれぞれε1,ε2とすれ1ぜ,セグメン1・1リングにf乍用慣甲る曲るずモーメントと囑liブフとはそれぞ、れ図一19 接合部ビソ構造の土圧分布一72一 謡2・E(ε1 )K綱05の場合K司の 場合 ノV瓢ε三Z1+ε2Z2EA 諾メン 髭箆 二 一メン t 錐1’fふ下 z玉十z2 烈\く〆!猟髄1\ 阻\「\\ Nα1幡)「『哺、、、 偏1\(一)×’曽n鴫ハここで1副 ε1漏測定値(引張り側) ε2二測定値(圧縮測) 鱒茎喋歪瓢召ン謡醐 1\、、722殴72㌧// (+)l I づ一 1 、、唄1.,/ 、、一 乙繍断面係数(醗張り側) , llo6 ,!’ ノ(辻 Z2篇断面係数(圧縮測).7 ’㍊ノ E瀟コンクリートの弾性係鵡!り,爆 祉 王 モーメン1 』”ン郵、盤 数 ユ .4瀟セグメントの藤積 いう園6鳳Oqで表2っせ』るから,覆工,セグメント。}+封+“qウ黙㍍5q 。闘q図一21計鋸直と実測値の比較1m当たりの曲げモーメントM’,軸カムr’は,るoそして覆工リングを剛性リングと考えれば,鉛麹.土 ルf /V Mノ=_ ハ7ノ=一 β β圧が、比較的小さい場合は,今回の雲測結果からみると,このヨ暴動二k圧もあまりヅ(きくなく,せ鞠いぜい鉛漉土、1巳三の ここで β:セク“メントのψ萬(0,75m)になるoまた覆工セグメントに作用する土,圧をカプリ厚1/3程度のよ5であるo5。 む す び金層の重量とし,水圧を土圧の中に禽めて考えると,12、2t/m2となるので,薯菱工セク“メントの多蔭薩土狂1を(『=12r2t/m2とすると,曲げモ・一メン1・,軸力は次のように表わせるo 以上1スチ・一ルセグメン}・に作用するニヒ圧,断蘭変形,コンクリートセグメントに生、じる内部応力などについて述べたが,シ・一ルド通過地盤がll勾一でなく非常に,複雑な 醒 M’瓢 ・4 12.2B菰こめ, 窪とのまま少勾一づ1鮭妻盤に=オδ1づ一る考1えプヲを用し・る讐恥ま典モ廷理な事ではあるが,他の方法もみあたらないので,一応 八「 2V’謹一一一・α 12、2β現鷹行なわれている均・一地盤中に』オ引する考え方を基本に 謹とオLでこ才しらのヌ窺に麟斬安覧孝麦1芯プコカミほをま安:定しオこと、1轡、牙っ考察を行なった。したがって今國得られた結論は必ずしれる。9月工1田の測定領を代入し,曲げモーメントとも正しいものとは考えられないが,一随、得られた結論を・軸力とを算出すると表一4のようになるQ取りまとめると次のようになる。 表一4 実測値から求めたセク1メントの断菰力 i) スチールセグメントの土圧は砂質二1、.に比較1、、て蓑∫占{生ニヒに』集中する傾【司があるo … No6 No g No、3 No1 ノW O,92t−nl ∼V −3、6t君ゴ/α 0、075.N/翌・295450t−m285t−m140t−m17、6tO6・圭t i 22。^lt−031O 23 −0 3414・1 ii) i新気後のニヒノ至は、,砂霧工;ヒでPはほとんど変イヒはない力凱, 端令’「生士、で涛激力肩なり糞㌶カ「1づ鴨るo00・19 i、80 揃) スチーノしセグメントの土圧は,断気後土圧が落ち これを先に算出した翫禦糸志果と比較すると園一21の着いたと、轡、われる時期において,簸薩と水平止圧の比はようになるo図から,窮泓1銃熱よ覆工リングをピン構造をα5∼0、7である。もった組立てリングと考えた場合より剛性ジングと考え 1v) 断面変形はセグメント組立て麹:後,完全剛性リンた場合に非’常に近f以し,また主,働土圧も小さく,鉛礒、ニヒグとして抵抗しないが,5リング程度先行すると岡Il性リ圧と水平土.圧との比も0.5以下1の海=0・3∼0・4程度ぐこングとして土圧に抵抗するo近くなっているo V) ロンクリートセグメントのボルトの締結1力は訓三 これらの結果から判断すると,コンクリートセグメン常に大きく,リング金体として接合部ピン構造と考える1・による覆工リングの接合韻は非常に螂1度が強く,ほとより,剛性リソグに.近い形で止圧に抵抗しているoんど剛・性リングに近いものになっているものと考えられ一73一 | ||||
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タイトル | 機械化シールドの掘進性能に関する土質力学的考察 | ||||
著者 | 村山朔郎・遠藤正明・橋場友則 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 75〜79 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21191 |
内容 | 表示 機械化シールドの掘進性能に関する土質力学的考察村山朔郎*遠藤正明**橋場友1. まえがき i三)地盤条件が左右対称であれば,シールドの軸に直 角方向の応力は互につり合う。 機械化シール1εはその設謙が使用場所の土質と地盤条 が考えられるo切羽の安定上カッター面に要求される件に適応したときに窟その長所を発揮するものであり,最小土留め力は,このような条件下に切羽画に発生する土質条件を離れては性能を論ずることができない。主働土圧であるoフードを禽めたスキンプレートの全円 このことは手掘りシールド以上に設計に土質および地周が充分に地盤中に貫入して大きな貫入抵抗を地盤に・与盤の条件が考慮されなければならないことを意味していえつづける揚合を想定すると,図一1(1)のようなアーるo以下は筆春らが行なってきた,この取り入れ方につ チングの発生にいての考察のうち掘進性能に関するものを述べたものでよる,セン断破ある。壊面が考慮され,るoしカ・し全f乍2.切羽の安定に所要の土留めカ業期間を通じて ノ 、 D 機械化シールドには,前面開放型,前面閉鎖型,また \貫入獲を与えつ!1はその中間的型式のものがある。前潜は地盤がよく自立する切羽の場合に用いられるもので,放射状のワクに切\、!qIl肌川11il自削刃をとりっけた型式のもの,玄たは遊星運動をする円o聖板に切削刃をとりつけた型式のものなどであり,閉鎖型づけることは園難であり,フードおよびスキンプレートには土のものは流動性の軟弱な切羽の場合に用いられる前面を w㌔)レH〉おお5鉄板に小窓またはスリット状の開隣をもつものでP.あるo中間型式のものは,たとえぱ開放型のものに圓転のシールド軸方向への膨張の拘東のみを期待すによって前面切羽に押え,力を作用させる土留めリングるのが妥当であを取りつけたもの,閉鎖型の開口を少し大ぎくしたものろう。この場合などである。これらのいずれの型式を採用するか,また慮される切羽の安定に所要の土留めカによって設謙されるものである。シールドの軸方Cどの程度の土留め力をもつようにするかは,賂線中に考両鉛直断面にお図一1いて(図一1参照),切羽頂部のレベルにある土粒子は鉛直:にしか動き得 2、1 切羽のっり合いの機構ないことになり,切羽前面のスベリ面はこの位置では鉛 全断蔵掘肖ljであるシールド切羽部分のつり合い関係は直方洵となる。次のように.考えられるo また,切羽無支持面の水平変f立は下プヲほど大ぎくなる 当初地盤中に存在した塑性平衡状態が,カッターによと推定されるので,切羽前画に生ずるスペリ藏の形は,る金面掘削によって破壊されると,切羽部分にセン断応切羽無支持灘不端に発し,上行して切羽頂部の位置で鉛力が発生し,このセン断応力が土の降伏値を超過する部直方向をもつ,対数ら線(等角ら線)(図一1(∬))と仮定分は時とともに破壊して塑性領域が拡大する。この場合するこどができるoなおこの紺数ら線は,その上の一、藍の境界条件としてにおける曲線へのノリ線と,その、点を通る動径とが土の i)シールドのスキンプレート先端面で地盤は水平方内部摩擦角φだレナ傾くものであるoこのスベリ薦が切羽 向の膨張と移動を拘東される。頂部の水平面と交わる点を4とすれば,図一1の認面串京都大学防災研究所教授・工博ホ串竹中工務店技術研究所主,任研究貫料ホ 〃 研究艮の下方への変位によって,この部分に作胴していた鉛直応力は上部の土カプリ中に生ずる相対移動に伴う,セン75一断応力と水平アーチ作用の発生によって,いわゆるユル 参照)ミ土圧の値まで減少する。 P:土カブリ深さ すなわち切羽面におけるつり舎いの機構は,図一1に示すようにσ4蕨にユルミ土圧を9受ける場合の切羽の下端を通り切羽上端において鉛直な対数ら線スベリ面内 シールドの切羽面の場禽は2.4で示す実験よりしても(國一3(わ))のような土の移動が観測され,ユルミ土涯を求めるための基底1隔2β1としては次のようにするのがの土塊の力のつり含いの間題として考察される。妥当である。 2、2 二次元断面の場合の土圧力 2B1瓢αβ…一一…曾一一…辱……内一『(3) 地盤が一様な場含シールドの中心軸線を禽む鉛薩断灘 ここに β:図一2のα4の長さにおいて,切羽の無支持藤の高』さに等しい二次元の帯状 α=常数(〉1,0)乾燥砂の実験より無支持面について α蓼1.8 (3)式を(2)式に代入してシールド切羽土涯算定用の土蕉力Ppは次のような関係式かの9としては 9一αB(γ一2C/αβ)[1−exp{一2κ(P/αB)t㎝φ}] 2κtanφ ・(4) ここに B:σ4の長さ α:常数≒L8 争れるQ もしシールドの土カプリPがBに比して大ぎいとき(P〉1.5β)には近似的に9は(5)式で求められる。 σ稀αβ(γ一2c/αβ)一_____….『…(5) 2κtanφ スベリ面に囲まれた土塊σゐog4に作用するプ丑ま,土、塊馨霧灘胤銑劃の重量罪,土塊の上薦に作用する鉛直土圧をB,所要土止めカPp,スペリ面に作用する内部摩擦に起照する反力F,およびスベリ面に沿う粘着力による抵抗の5カで<φだけ傾く線上 CあるQこれらの力の、点0についてのつり合いの関係は次ンこあるQ 図一2式となる。(図一2幕参照、) TerzagNは粘着性をもった土のユルミ土圧の式を図 PD・置一廟β(♂α+β/2)一∫17…c・sφゴs一3(a)のよ5な土の移動の場合について次のように示 ここに,Zp,碗,Zα:、煮0よりPp,W,および点σましノているo I)A−A野断醸図 Bcell g l e監e での距離(図一2)B−8一断面図 ゴS;スベリ面の微少長さ ρA 4s=41+γ2(4θ/47)2・4γ 丁丁’「汀 ローr2Bヨrr 、 ! 上式を計算〔して 1 蓼 I I I ノD I I 輩 :l ・ ノ P ド ド ド しIい脇1』→ヨ, Pp一赤{隔4・B(ら+β/2)一2t釜φ ×(㌦2一γ・2〉/一一・一・一一一唱・(6) Ppの作胴方向および作用、点の位置Zpは実験的に求め B− 1》パる必要があるが,後述の実験よりしても近似的にはカッターヘ・ソドの中心に水平に作用するとしてよいよう1であ (a) 図一3 (b)るo B1(γ一C/β1) α踏㎜颪郵一一㎜[1 xp{}κ(Dノβ1)t㎝φ}] このような方法に,よって、薫4を左右に動かしてPpを ・(2)求め,この5ちの最大なPpを求める所要の土留めカPp ここに γ:土の単位体積重量とし,この場合のスベジ面が発生するスベリ面とするo C:土の粘着力この計算で得られたPpが負であれば,その切羽は自立 φ:土の内部摩擦角づ瞭ることを示すものであるo K=土圧係数勢1 また,粘着性のある土が持続的な力を受けるとクリー 易;ユルミ土基底幡の1/2(図一3(&)プ変形をおこし,セン断応力τcが土の上限降伏値τ肪を一76一一越えるとクリープ破壊を発生するようになるoこのクリ型土圧計を9個取りつけたシールドの模型(径406mmφ〉ープ破壊発生までの時聞なとτcとの間には,τσの大でθ=0・84の乾燥小名浜砂を用いた実験を行なった4)。きい所では次式が成立する。この結果切羽前面の土の移動は図一4のよ5であり,計 109む淵αr町τc……・…………一…・一く7)算、値と実測優との関係は表一1に示すようであった。表 ここにα1,α2:レオロジー常数中P冨π とあるのは土カプリを400mm とったとき よって切羽を放置する時間が長く想定される場合にはでありシ 1)瀟0は土カフ“りを0とした場合を・示すもので〈6)式に1代入すべきCは(7)式のむに対するτσのある。値まで下げて考慮する必要があるら、玄た(6)式のPρが負値から疋値にかわるようなCを与える(7)式の々 表一1 婁綴客に(8)式隠綴魏(9)式が求められれば,これはその切羽が自立しうる時間を示 ω騙1、0の場合 函雲2.0の場合 ω鵠2、0の場合 ω糊1.0の場合すものである2〉3)0 一 D一矧P−G D判D−G D明ID一・ P調D;o実験に二よる k9 25・21玉a6 2・3 円形断面の場合の土圧力全よ運値(Σ⊃Po)柔下算ぼr正ぎ (4),(5)式においてC=0とすればン9はβに比例す全二1二圧値(ΣPじ)る。βは切羽の筒さEに比例すると彰察されるので,(6)Σ:Po/Σ】Po(β)式のPρはπの2乗に比例するoよって円形断面の場合βρ鷲π/β1〕諾o(λ)に旬羽藤に作用する金土圧力ΣIPは158陶α631・・73O.8625・2116・625.2 16、625、2三9、玉28・6118ユ23.7 18。1玉2.1蕊蕊1.G4o.9‘圭玉6.61.09L三3巨・90、861.04 表一1に.おいてβは実験値と計算糎との比であり,こ ΣP−2Pp∫泥(1一椰ρ9−2/3(2・Pp・R)一れが1に近い程計算値が良い値を示すことを意味するものであり,λは土カブジに対するま狂値の変化に計算値 2/3・Pρゼー一…’・φ可…………一…・一(8)がどのように,よく追従するかの相関性を示すものであ ここにノ∼:シー一ルドの半径るo 劣:シールドの中心より任意の断断 表に示されているようにαを適当にとることによって までの君く平径巨毒維λを1,0にすることができるo λが王、0になれば毒ヒ例常 π:シールドの直径 Pp:シールドの中心を通る鉛直断面数を(6)式に.導入することによってβを1,0に近くす に作用する単位1隔i当たりのま圧ることができる。このαや(6)式に導入すべき比例常 すなわち,PDにシールドの直径πをかけた値のα67倍が円形切羽に作用する全土圧力となる。土に粘着力の数は数多くの実測および実験から追求すべきものであるある場合には,この比率は少し火きくなる。土圧を暑之めるのに(9)式を用いることにより誤差10%が,この実験からは,(6)式においてα;L8とし,全 しかし,実験より求めた金土圧力は,絶対値において程度の安金側の1疸を求め得るという結果を得たoPρ・Eにほぼ等しいoこのことを考慮すると安全上から なお國一4の土の移動の観測において,対数ら線のスベリ薦の仮定と,ゆるみ土圧基底帳をαβとすることのもむしろ切羽に作爆する全土圧としては ΣP繍Pp丑・一一一・・り一…一…一・一一(9)妥当性を見ることができるo とするのがよいようである0 このようにして,切羽に所要の土、留め力を求めれば, 2.4 実験懐と計算値との相関性カッターフェース部分に圧気の効果を考慮して,これに.相当する士留めカを作用しうる構造のものを設欝し,切 これらの理論を検照するため,カッターブェー一スに小羽の安定をはカ・ることカミできる。 A−A’断面図 B−B『嵌面襲3. 鳳転掘削板の所要トルク 15G㍗、5G環 蝉・叫 機械化シールドにおいては,カッターディスクの所要トルクを切羽の土質条1牛,排土機構などに対して求める磁・要があるo この所要トルクTは,次の各要素を承す式で表わされるo T甥(T1+T2十丁3)/η…一ゆ…一……一…・・(10) ここに.T1=土の切削抵抗によるトルク」B・ Tが緋士.の運搬に要するトルク」κ T3:ディスク面と土との摩擦抵抗に図一4 切羽前繭の砂の移動(mm) よるトルク77 η1く(駆)動機構の効率6s=鴨川砂群12∼15弩,o=o,02kg/cm2φ瓢39。の密詰め砂の場合 θ“0・0057kg/cm匙 機械シールドの所要トルクには次の各場合を想、定して9σ: 大阪チュウ積暦融土(自然状態) ”=35一)39%この各要素の検討を行ない,そのうちの最大なものに最碑0、18∼0.20k9/cm2の場合εc=0・32k9/cm2藷i嶺力を,持続するものに定格出力を合せて設計する必際1,60∼1.780要がある。 最葛出力を検討する場合としては関東質一ム屠(自然状態、) o亭o・5k9/c搬2の場・ i)カッターの測転を中翫したのちの起動時トルク含θσ篇0.6∼0.8k9/cロ12=1・20∼1・60c ii)刃qに異物が当たったときのトルクこれより 免幸1,60として近似的に.表示される。 機械化シールドの場合 定イ餐臨プヲを検言寸づ一るゴ陽倉としては オ切m仙x/∫・π…一…甲…一…………・一一(王5) 揃)定常掘翔時のトルク があり,路線で遷遇する切羽の士、質条件について検討 ここに%眠:最大掘進速度すると共に,地盤に薬液注入で処理を施す場禽の考慮,またシールドの方肉転換時,厳気をかけることが不能に ∫1カッター回転数 π;1回転中に通過する切削刃の列数なった場合などについての検討が必要であるo このほか,カッターの中心部に中央カッターを設けた これらの条件に対して(10)式の各要素を検討するのり,カッター面に土留めリングを設ける場合を考慮してであるカミ,実際にはT3力謬ド常に火きなイ直となる場念が切削抵抗によるトルクT1は次式で示されるQ多く,この点については充分に考慮しなければならない。 砂質土、の場合T2,T3は設計の対象とする機械の形状によって支配されるものであることと比較的簡単に考察しうるものであるため,こごでは雀略し丁三の切削抵抗によるトルクについて述べるo 丁1=1、829sβ(娠axノ∫・}3)210−o・562 B ×(γc十一※)Tσ率Ts…………一・……(16〉 2 粘土の場合 丁、皿2ユ0θσ・β・びmax伊難・10−On22。ウ 既往の研究5}6)によっで甥削抵抗砺に次式が求めら β ×(7c十一)十Tc÷Ts ・………・………・(17) 2;れ、ているo ここにTσ=中央カッターの塾ルク 砂質土の場合 E〆L82θsB凹0−o・卿・…一…・………ゆ脅曾(11) Tゴ土留めリングおよびカパー部の θε富pz/β。ら3………一…………一…・一…(12) トルク γc:中央カッターの半径 粘土の場合 π6ゆ=2ユOoσ窺10−o・22ωゆ噸…一一……・『く13) すなわち機械化シールドのトルクは(16),(17)式より丁三を求め,これを(10)式に代入して求めることに θσコP〃βoら2………寧…一………・・f「◎……・・(14)なる。 ここに H¢;すくい角がαなる場合の切鶴抵抗 β,む切削刃の刃幡,切り込み深さむ す び α:切削刃のすくい角(図一5参照) θs,θσ:砂質土,粘土の切削抵抗指数 以上機械化シールドの設誹に当たって検討を必要とす P,Z,βo,妬:図一一5に示す切肖駐藪ゼし1試験セこおレナる最大る土質力学と関連ある匿1題のうち,切羽の安定とトノレクの問題についての考察を述べたoこの他シールドの所・要 水平力,腕長,櫓,根入れ長推進力および操向性の問題があるがここでは省略したoこれらの問題は数多くの実績データーと関連させてよウPBDノワ実情にそくした検討法の確立が望まれるものであるQizlhα嚇切〆〃γz/ 〃,「参考文献〆ルγ,’1) Terzagh},K。;Tわeoret圭c凝1So圭1Mecha頴cs,John4.7γ”//”多 、“,〆 t /”//〆”/『■ Wiley&Sons Inc.,1943. 52) 村山朔郎:機械化シールドの問題点について,ダ ム協会第4圓トンネルエ察講習会テキスト,昭和 41年6月. 」図一5 ここにθs・θ・はそれぞれの土について図一5の切削抵就試験から求められる値であるが,現在までに碍られているイ直は,一78一3) 村コ灘・柴田=斗省土のレオロジー自勺特重生にしついて, 土木学会論文集,No.40昭和31年2称4)遠藤・橋場・山本・佐々木;トンネルシーノレドの 切羽面の安定に,関する実験的研究,竹中技研研技 1007弩, 1『召不04王年・5月.5) 村由朔郎:建設機械に関する土質力学,建設機械 化協会講演会テキスト,昭和30年3月.6) 村山・歯:土の切削抵抗について,土木学会誌,一79一 40巻,3母,昭和30年3月.7) 遠藤・三浦・橋場・内田・田川:近畿日本鉄道上 六∼難波間延長線工,箏用機械化ンールドの検討, 竹中技研研技987男,昭和39年10月. | ||||
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タイトル | カードボードドレーンを段階施工してカサ上げを行なった試験堤に関する考察 | ||||
著者 | 山内豊聰・石堂稔 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 81〜84 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21192 |
内容 | 表示 カードボードドレーンを段階施工してカサ上げを行なった試験堤に関する考察山 内豊 聰*堂石稔**防を大きく掘削しなければならず水位上昇時に危険を伴1. まえがきうo窪た,盛土をして打設レベルを全体的に上げること 本明川の堤防カサ上げ工事において,原地盤の状態では,地盤強度が不足するため不可能である。結局土工費は舞鷹断悪のスベヲに対する安全率がかなり不足するたを少なくし,打設機械力(稼)働時の安全性を保持しながめ,地盤強農に応じた盛土荷重の制御を行なう必要が生ら,段階的に.施工する方法が用いられたoしたがって位じた。従来はおもに緩速施工法が燭いられていたが,他置によって地盤中に挿入されたカードボードの深さは異の地盤安定工法にくらべて必ずしも有利でない点が多いなっているo図一1に計器の位置,盛土1順序,改良範闘といえる。ここではそれら諸条件を検討の結果カードボを示しているoードドレーン工法を選んで試験盛土を行ない,従来の緩速施工法との比較を行なったものであるQ土質調査の時3。土質条件期,計滞埋設の技術に多少の難点を残しているが,それ 工事の行なわれたのは有明海沿岸の一地区で,沿岸地らの諸データをもとに若干の験討を行なう。域の中でも最も軟弱な土であり,いわゆるヘドロと呼ばれるチュウ積粘土からなっているo堤体敷は一14m重2,試験堤概要では軟弱な透省土であるカミ,一1.5m∼2,5mに貝カミら混じ 試験工事は本明川河目付近の右岸において行なわれたりの砂質P一ム膚が存在iし, 一14m以下は30∼60cInが,その堤防完成標準断面は図一1の通りであり,試験位の丸いレキを含んだシルト混じり砂からなる (ZV国75堤をよノリ覆工を除㌧・た1新面で施工されたo内訳を示すと∼80)。次のようである。 原地盤の土性は下詑の通りであるが,堤体の圧密荷重 1) カードボードドレーン工法を胴い十5.00m豪でが変化しているので場所,深度によって多少異なった値 築堤,延長200m(改良区間)を示しているo 表一1 原地盤の土性 2) 緩速施工法により裏小毅(+3、00m)窟で築堤, 延長200m(非改良区間)σs繍2.56∼2。67ω淵ioO ^ヲ 王63% 改良区間におけるカー一ドボードの仕様は1隔10cm,厚1翫凱90∼154%さ0・3cmのもので1・25mの正避角形配置,長さ11磁が打設されたo施工位置は斜面をなしているため,カールP=47∼105%粒度組成 紬土44∼80% シルト20∼45% 砂 0∼25%θ躍3.00∼3,75ドボードを同一レペルから打設しようとすれば,現崔堤α%=L40∼5、00t/m2Sめ蹴護 7^}10Cσ躍1、30∼1,80ら筥0,10∼0.25cm2/min μ ④②+5.50 ノし バ 、 表からもわかるように,鋭敏比がカ・なり高く,慮然 ! \ ①+3,5G.…ノ 畑一!き諏臥+L5。縣辮禰慰様動器砂蜘一ム倉水比は液性限界より大きいので,非常に不安定な状態、にあるといえる。 現在の堤体は軟弱粘土上にソダ沈床を屠いて山土を築堤したもので,長期間にこの土は風化してポ撰ボ揖欝、ま盛土した月雌1…i黙…園の状態となり,単位重量γ≦1護t/m3,一軸飯縮強度 糊設藤旦坦1.伽繍4t/m2程度が測定されている。重た圧密先行荷重 (5列)1段目打設 山 { (6列) G 2 4m砂跳と堤体荷重を考慮に入れた土カプリ続必とを比較一14.00すると,國一2に示すように堤体の単位重量をγ蹴1.7t/m3とするとぎρσ≒ρ。の関係が褥られ,現在堤体の園一一1 副醐断漣図竣工、時の荷重に対して崖密がほぽ完了していると考え率 九州大学工学部土木工学科助教投。エ,縛てよい。しかし現状の堤体単位重量はγ舞L4t/m3で艸 九州藤業大学工学部土木工学科助数授8iとなりスベリ面の長さの4割強の範翻をP‘,P。(t/m2) Pζ, ω研り Pζ,P。(1/m2)。・つ 61。246802.ω一感24 6 8改良する必要がある。結属図一1に示す怒¥ 1下〉 \ ¥ (中) \へ \ N ¥ ¥ 、 \、範囲とし,これを3段階に分けて打設したQ、_ 弓、$。、}¥ 第1段打設レペルは計薩i断面を考慮し一・紙、。、願。!6、て+1.20mが選ばれた。まず施工機械のトラフィカピリティーを考え,盛士,の、8、 ・、、、、12 、● 、 ’、…一嚇 キ●印 実測先行荷重 、 ll 、働、N lO締圃め効果の低減,地盤の流動などに対し安全側をみて長さ6m程度のカウン 、9、 \}14ターウェイトを施したo 第2段目は現在堤体の掘削制限があることおよび施工中の安全1率が燃>L20図一一2 深さとヵc,ヵoの関{系とすることで,打設レペルは十2.70m以下に欄限され 衷一2深 度Om、。_4m一4m、一10m一10mヘー14m召3.753、50Cc 1(cm掘n)1ユ301.79〇三5/ 叉・17/カ・(t・m2)1上巾1「80・2・{カc(t/m2)5906802.003、50下140200上6、707.306.204、90中下3.25た。上中下4 503907.506「605三〇7807206.10 第3段目は背面へのスベリとともに前尚石垣の破壊防止の点から,施工機械の力働範臨が鯖限された。また施工中の安塗;性確保のためには,第2段盛土による圧密効果を加味する必要があり,疹>40霞経過後に,施工、している。各レベルでは厚さ50cmのサンドマットが設けられたが,そのためにペイピングを助長しないよう留意したoあるのでヵcは現在土カブリ圧を越えているG したがって増加荷重に対する沈下計算は, 3』内Cc1。9カ・栃.,_.._____(1) 1十2 カc 非改良区ではFs〉1・20とするには盛土高さは+3・00mが限度であり,図一1に示す裏小段までが施工された。5, 試験結果の考察を用いることにした。その他計算に用いる土質条件は褒・一2に示す。表中の上,中,下は國一1における測定位澱を蓑わす。 (1)沈下 粘土膚を3膳に区分し,3.に示したデータを胴いて計算し,実測値との比較を行なったのが図一3である。4. 施工断面の決定 上述のように堤体敷の粘土は軟弱なため,施工中は十分な注意が必要であり,とくに改良区間では施工機械の1重量が1大きいので,力働時の安全性確保が第一条件である。蜜た完成断面のスベリ破壊に対する安全率は原地盤 施工機械の都禽でカードボードは11mの一定長さのものが耀いられたため,位置によって改良深さが異なり,沈下の時間的変化の割合は一定でないoしたがって各位置で改良層と非改良層の沈下∼時間関係を求めて璽ね合わせることにした。また厩密係数は水平方尚に対する値においてFSmin≒0、90であり,4Fs=0.4Fs以上の増加12 2 3 4 5 60 三…G2GUO20UG20口020L1§20ロ02G1が必要である。ただしセン断抵抗はo篇g鎚/2の平均纏を 、 、、 、摺いた。いまカサ上げ盛土だけによって強度増加をはか¥ 、玉o、 、 、 噺陶、、 眠 、20るとすれば,それには限度があるので,スベリ面内の改良範囲が大きく作用する。土質調査結果をもとに6他=30O,25とすれば,カサ上げによる増加強度の推建傭は加40=0,80∼1.25t/m2が屍込まれるので,改良範囲は次の[50 、 ¥ 、 \ ¥¥ 、 ¥、一寅,豊』頗 、 、 、 ¥、 、 、、一一7一計蕊埴 、、、く \ 、、(a〉改 皇 区 、、、、、ようにして求められる。スペリ薇の長さLの5ち」の範12 1 2 3 4 5 6o 11020110201102011020王ま0201102G1囲の粘着力がα傍(α>1)になったと仮定すれば,原地盤の安全率Fsに対する増加安全1率・4Fsの割合は,10 ∠Fs/Fs篇(α一1)・♂/L−p一一…一…p伊…(2)20とおけるoい重長期安金率をFsノ篇L3Qとして,ε/乙を30求めると,(b)非改良琶.図一3沈下∼時間曲線 1/L=o.40∼o.4482一4∼6m残っている。もし上部改良屠だけが順調に強度が得られていないので,改良櫻では%罵らとして用いを増加し,非常改良層の強度増加を無視した場合の盛土たo 盛土.による増加応力は各時、薫での荷璽状態、が複雑なた応力による塑性流動を考えると概略次の通りであるo地め,幅1mに区分し線荷重に換算して求めた。各位置で盤条件から深さ8mの位置においての沈下の状況は次の通りである。 o鳳L75t/m2 幅二15m=2わ 改良区下の、点で帽;,計算による沈下の経時変イヒカミ挙く γノ=o,4Gt/m3 層厚竺6m=2α出ているが,改良範囲が局部的であるため,計算上は1半 P∫竺8m無限幡の改良とみなして得られた鰹との差が出たものと σ響γP/+σβ薫5・20t/1γ真2も考えられる。このような墳界点付近の影響範囲とそのしたがって鯛方流動に対する安全率は割合について再検討が必要であろう。中,上の各点にお燃一6{(3π/2)+(ゐ/2α)}+γP∫ ・(3) σいては,初期において講算値の割合の方が小さいo 10、43十3、20 = 讐2.62 5.20 計算値は(1)式に示すように莇〉(莇÷4ヵ)の範翻では沈下が生じないとしたものであるが,その範囲におを碍るo深さ8mに.おいては、40≒0・50t/m2の増加粘いても正、規圧密とした場合の何%かが生じるものとして着力が推定されるので,長期安全率はFs離3・22となり瀦味されるべきかもしれないo 紡土贋下部の非改良部分の圧密度計算は,下部砂レキ塑性流動の心配はないo層への片面排水として求めたものであるo実際には幾分 (3)強度,含水比の変化 原地盤でのボー夢ング結果から,各、点における一軸ぼ,カードボードヘの排水が行なわれるであろうが,単位面縮強度と深さ力殉の関係は図一4に示す通りである。各積当りのドレ・一ン薩i穣の割合は.非常に小さいのでこれを、嶽で圧密先行荷重の大きさが異なっているため,輪の無視したo窪た実測纒と比較してもその方が妥当のよう値もそれに応じた大きさを示している。深度一建のときである。の先行荷重ヵcの差に.対するgこ‘/2の差の割倉胴を求める 結果としては飢>(勘十∠ヵ)の範囲では沈下を無視しと,図一5に示すように砺繍0りとして推建計算を行な5ことは,実用上の判定に, (吻㏄/2)μρcキo.25一一…・…一一一・一(4)大きな支障はないものと考えられるoとなる。室内での圧密急速セン断試験結果でも,ほぼ同 非改良区,では埋設直後の機械的誤差と考えられるもの様の傾向が得られているoまたスケンプトンの式によるを除けば,ほぼ推定通りに変化しているといえる。とやや大きい値であるが,爾者は測定誤差の範囲内にあ (2) 流動に,ついてるといえるoしたがって強度増加は 安定性を考慮の上.,盛土施工がなされたのであるから ∠o;0、25曾∠かU………一・………………(5)当然水平方向の地盤の動き1は少ないものと予想されるが ∠σ品;0り50・4♪U……甲甲……・…………(6)傾斜計の測定結果では,変化はほとんど見られないoし ただし,4力識増加応力,u=圧密度たがってこの範囲での圧密はほぽ一軸的に行なわれ,破壊の源因となるような水平移動は生、じていないと考えてとするo (6)式によってチェックボーリングの時、点でよいoの強度を推定すると,図一4の破線で示す範囲となり,実測値はほぽ推定値の範囲内に分布している。圧密途中 改良区における粘土艘下部の非改良層は位置によって の状態では強度増加は推定値よりお q一(t,鍛=} q駄(t/mりq“oO 234 0 2340玉(1/パ) くれカミちであるといわれているカ㍉2 3 4 この場合それは翼らかでない。(上)ムqぜ/2(1/m2)2G_ 4蕊 D,51.0ト溢“醸 6 玉8●ぐ騒原 地 盤感推 定 値多\ 3% チェックオぐ一11ング國一4 深さと4秘の関係\¥ ●12、ケンプ1ン式¥o、 \)2 易N 101404図一583一∠ゆcと∠ゴ(∼秘/2の関{系w(%)o2玉oow(%)15010D w(%〉15D望00 i50(上)T(下) !雀4 また深さと含水比の関係は1図一6のよう1であり,滉地のみワ∼%関係は図一7に示す。これは有明粘土について得られた関係を包含する範闘を示している。一4・Om,一6,0mの各、点における含水比の変化に.対する9払の変化は,図中の矢印の方向となり,試験誤差の範囲内で甜 6∼伽の直線関係に追随し,この限りにおいては強度増8加の遅れは見られないoこれらのことから珈/ρがこのNIO121嘆’程度の割含であれ.ば,増加強度は実照上(6)式により善推定してもさしつかえ.ないと考えられるo ● 印 チヱンクボーリング 非改良区においては,強度,禽水此ともに誤差の範囲 原地盤内で,4まとんど判別カミ不可能であるo両区間に二・おいて土. 図一6 深さと含ガく比性の変化の傾向を確実にするため,再度の土質調査が必要である。160王40!2010080\焦 \ ¥ \ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ \ ¥ ¥ ¥ ¥ ¥ 欝は深さ ¥ 、 ¥ ¥O・ 下の位置 ¥ ¥△^中の位置6.あとがき 試験堤防ではなお測定を続けているが,改良区間ではすでに安定の域に達している。チェックボーリングの時期カミやや早力・ったこ二と,計暑羅の埋設尊乙鄭垂、点カミあったことなどで,必ずしも満足すべぎものではないが,改良工事の指針を得ることがでぎる。 一一1 2 3 4 6 三〇 設計施工に当たられた当時の建設省長崎工事々務所富 中(伽り田川勝長をはじ『め所員の力々に謝意を表しますo 図一7 含水比とg磁の関係一84一 | ||||
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タイトル | 浸透圧による土質安定 | ||||
著者 | 三瀬貞 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 85〜87 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21193 |
内容 | 表示 浸透圧による土質安定貞*三 瀬 12台01.ま え が き溶液潔度一定81Gぴo 軟弱粘土の脱水に盛土等による過載荷重を利用しない{蝶裸馳 脳伐入れ替えなL l漏8ひa方法としては,真窒1工法(または,これに1関連のあるも9/r g7b5%吻期穿枷 薯舞二毯%/樗‘“−6ひ⊃の),と電気浸透工法があるo真聖工法は,配管等の工.!幽ノ禽一一一ら馨編A一鷲40Q ’−ムン!事がかなりの量にのぽり,その上真空装置を常時運転し掩ていなければならない、点に伊また電気浸透の方は,整流羅の設置および使用電気料金の、点にそれぞれ問題があり,あまり実用化されていないよ5に見受けられるo/■泌 x−x×一ノ0 5 王0 王5 20 25 経 逢時 職 (day〉30q 図一2 初フ3切含オく圭ヒおよひ號容液濃度差をこよる力探穆δB色 ここで提案する浸透圧を利累する方法は,上述の欠、転 水量と時醐の関係をほとんど除くことができるものでその意味では一歩進 つぎに,マイス管内の溶液は途中で入れ換えしないとんだ工法といえるであろうoしかし,実施されるまでにいう条件で,鞠がそれぞれ97.5,65および54,5%のはなお解決しなければならない点も多いので,ここでは粘土を用いて同様な実験を行なった。それぞれの結果ごく基礎的な実験結果についてだけ報告するにとどめたは, 図一2に示’すとおりであるoい。方法の原理的なものについては,すでに土木学会で これらの実験結果より,鞠の商いときには,溶液濃発表したもの1)があるので参照していただきたい。度における条件の違いがかなり影響してくることがわかる。含水比のある範囲内で,これらの結果は,それぞれ2. 実験方法およびその結果次の実験式で示される。 (1)試 料 土 溶液濃度一定のとき; 実験に使矯した粘土の粒径分布曲線およびその他の物 Q;αsc。(鞠一孟)(1一θ欄β己)・・一一……(1〉理試験結果を図一1に示す。 ここに. 雀oo Q:加積脱水量(cc)爲9G 80冊 70余 60 S=膜面積(c斑2) Co:初期溶液濃度(%) 一一一一一一一 溶液濃度一老1田じ凹5σ圏 !麟 30徽20 10 0 00010、002 O一一一ゆ』一一・《) 溶侵入れ替えなし 1物理試験’円40 50論も、1黛.40 ◎ 准 径 (陥〉r、q9∠OOO50.01α02 0、D50・10・2 0・5102。0 ’ } ’ ノ1;心_〇一一“その中央に径4=5cmのマイス管を設置した。マイス0管とは,菊孔管を半透膜で巻いた特殊構造の排水管であ60初るo 一一ノグ〇一一ρ−o10れらを径1)=26cm,高さE撚25.5cmの容懸につめ, 、露309一/が,それぞれ90,77、2および65%の粕土を用い,こ1♂ 伊20! ’ (2)初期含水比と脱水量 はじめに,溶液濃度は一建の条件で,初期含水比鞠t罵5aノt鍾亀惨30 図一1 試料土の粒径分布曲線および物理試験結果一隔齢一〇t漏10日一一一〇t漏2G日届一萄1薫30日!一 } 一 一 一 ㎝ 一 70期 含心 一一需 榊 }8G 90 100上ヒ Wo (%)40図一3 7ガと初期含水比の関係半大阪市立大学工学部教授・工博85 ∫:経過時間(day)聯98%,4=const.とした%に対するものであるが, 4 。4二47カミ変れ帽f, (1)∼(2)式力・ら明らカ・なように∫悦ガく量カミ若 α:0.002干異なることを考慮しなければならないo β:0.04 彦繍70蕪iにおけるコーンペネ}群メーターによる強度 ミ容液,を入れ換えし,ないとぎ1測定の結果を図一6iこ示すoこれをこよると, 離カミ小さくなるにつれ,強度 側幌鵬(署。㎜B類コー・……(2) 一一㍗疾1勃q,(kg加う D O.20.40,60.8LO増加量の大ぎくな ここにること力週月らかに v:溶液量(cc)認められるoπ筥 且=0.00046.1と算牒7.8と B;47の間が少し翻き過 4Q/協と甜oとの関係を云をパラメーターとして図一ぎているのは,図3に示す。図一3より,吻が6596以下では,溶液を一4で,,震6ユのあまり入れ換える必要がなくなってくることがわかる。曲線が,7,8の曲線にかなり近寄っていることから,結 (3) 脱水有効顕離と脱水量局,他より予想以上に脱水が進行していたことによるの図一6 ㌶による弓魚度と深さの関係 図一4の装置に示すとおり,容器の径Pとマイス管のであろう。径4との比をπとすると,5つの,zについて脱水量およ (4) 圧密荷重による比較実験 マイス管に.,普通の載荷璽を併璃した場禽の82400 1マ幌8縄・3 脱水量,沈下量および強度増加量とマイス管の玄τ騨 1潮20DGx 〆x! 一義締鋳溝1200/財’﹃㌔60撚〃’警1」」_0・噸仁 謙 みの場念(以下これをマイスエ:法のみの場合と いう)との比較を行なったo試料としては,両 者とも乞%漏86%の粘土を使用し,1)=30cm, ク又苧8。。)く“4イX凹 H漏55cm,♂瓢7,7cm,Sd150cm2で溶液濃 度は,一・定としたo荷重としては,水を満し,たドラム缶を用いたo⊃5 00 ら5 7050へD 窒5 40 !5 50 祠5 屑O ら5 70 0 5 1G l5 2025 30 35 40‘15 過 時鶏(翻 図一7に,荷璽∼沈下∼経過時間の関係およ図一4 πをパラメーターとした経過時間と加積脱水量の関係び加積脱水量∼経過時間の関係を示すoなお軍び強度の変化を調べたoこのときの鞠は90%であっ一一一一一トiA総工1去の斌荷重’軽04た。加積脱水量と経過時間オとの関係を図一4に示す。 また,観測された脱水量を用い途中における含水比低湯α3菖02藤下率(疏ぴ/碗)を計算で求め,これとオを対数目盛にと鞍〇って示したものが図一5であるoただし,この図は,鞠 三〇颯0、1熟逓の輔重一_ r一r躰} 経過時問(日)陰 { 25 30 35 40 45 505 10 15 20■.ワ一20琶、x1xXx\× 、X、磐1! 3_卜40 艇∼8網AIS工法3仁iヨ一〇一 一 ,o ’ノリ60に20無処理」蛇7瞳(鰍荷) 50侭{∼,隔,11翼秘頼含へ◎9”■’’㌦ 酬S工法に載荷の 1胃・’ 關s工法 (蔵荷)と﹃葛ドlo一 晒 30嘲ノ甲FO ∩冒 2 1 2 34 56789!0 20 30405070 0iI 一 経 過 時 同 (daソ)団AIS工法N.賀、きの脱71撮2醤110図一7 マイス工法と無処理土を比1醗した荷重∼沈一下∼ 時間および加積脱水量∼時問の関係同図に示すとおり,マイス管のない場含の載荷重による論、30試験も行なった。 マイス工法の場合の沈下特性としては,彦雲18βまで40のところは,比較的沈下速度は大きいが,それ以降は,脱水量のかなり認められるのにもかかわらず,沈下速度々藁250がきわめて小さくなっている。これは,おそらくは,鉛図一一5 銘をペラメーターとした含ガく∫ニヒf薮下率と経過直方向のクラックの発生によるものであろうかと考えら 時聞(対数)の関係れる。一86一 マイス工法に,載荷璽を併用した場食の沈下量は,後は依然認められるoの載荷重だけの場含の沈下量に比較してはるかに大ぎ 強度増茄の状況を図一8に示すQマイス工法のみの場く,また,マィス・載荷重併綱工法を採っても脱水効果舎は,強度の分布は,深さ約30cmまでは,上詑のクコー岐1勃q,(kg、’c嗣Go0 0,5曾10 圭,0 1,51、力ロカミみられるo1/ 図一9は,この試料土に対する強度増加量と脱水効果Il1亡終あるoたとえば,必・要強度増力轟量が与えられれば,それ 叫}iTTlNに対・づ鴨る繊色ガく目標墨を示づ曽ことンこなるoこれはミ,マイスマ 1有o50すなわ1ち単位体積当たりの脱水率との関係を示すもので巨 20 30ラックの影響があらわれているよ5に、慰われるoマイス工法に,載荷璽を併胴した揚合は,非常に大.きな強度増経過時問奇9B二=ゴ鷺瑠喋‡甑ll+工法國一8 マイスエ、法による強度増加状況エ、法を設計する場合にじ樽用なものといえようo3. あ と が き 以一とのi奨験は,このマイスニ1二法の開発に必要な資料を1是1共したもので興味ある結果を『示し1ているo末だ,緒についたばかりで,土の種々の性質,状態と,使用する材06料や薬晶の性質,製法および現場施工の方法等において,解決してゆかねぱならない、点が多いことを痛感して.ミ05Oいる。しかし,過去,数回におよぶ数千m2の現場試験の結果は,このエ法が十分経済的に成立し得るものであηることを示している。現場試験の結果については,近く G4一鐙「土と基礎」誌上に発荻したいと考えているQ御協力をlrくいただいた大阪府企業周および関係各位に深謝の意、を表 O口03Oする。 参考文献02 1) 藁瀬貞:“超軟弱粘土の新しい脱水エ法に,ついて”ムqζP需39 土木学会第20回年次学術講演概要,瓢一84(昭 和40年5月)0!2)OO 005 0三 〇15 Q2 岡上誌 凪一85(同上)一一い .一、,..i建縛P(篇Q,一V、図一9三瀬貞,鈴木健爽,三上恒,米津欽一=一‘MAISエ法によるヘド群の安定処理に関する試験施工”3)三1頼貞, 糊1ブく夏, 1⊥1田墾憂=“MA王S 二瓢法ぴこよる超1軟弱粘土の脱水について2レ1司上誌 厳一86(同上),単位体積脱水率と増力口強度の関係一87一 | ||||
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タイトル | 液体窒素による地盤凍結工法の計画と施工 | ||||
著者 | 西垣好彦 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 89〜94 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21194 |
内容 | 表示 液体窒素による地盤凍結工法の計画と施工好 彦*西 垣 L 土,の熱的性質は測定時の温度に,よっても変化す1. まえがきる 最近,凍結工法が都南土木工離,縛にシールド工法に 2. 土中に温度コウ配が生ずると水分が移動し,含水おいて軟弱地盤の固結や漏水防止に採用されるよ5にな量分布カミ変化するってぎた。従来の凍緒工,法では冷凍機を使用するものが 3,土中水はすべて一定湿度で凍結するのではなく,多かったが,凍結土量の少ない場含や,緊、急に地盤を凍温度低下にしたがってしだいに氷が発達してゆ)く紀1させなレナればならな1い場合には,液体窒素のような超などのためである低温の冷媒を使用しなければならないQ しかし,凍結工法の計画に,あたっては何らかの方法で この報文では液体窒素を用いる凍結工法の副画概要おこれらの値を仮窟しなければならない。実験によって決よび施エ例にっし・て述べるo定することが一番好寮しいが,乱さない試料についての実験は非常に困難であるoしたがって簡単に行なえる仮2. 液体窒素による地盤凍結工法簸方法を次に述べる。ただし,一般に凍結工法を行なう 液体窒素は現在のところ液体酸素製造の際の醐産物と地盤は地下水悪以下で・その地盤は水で飽和されているoして生ずるもので,その気体は無色無臭,沸点は1気圧窪た凍結後の容積含水率は陳結前の容積含水率とは変化で一196。Cと走盗低振tであり,さらをこ気イヒ潜?梨鮪ま48kca1/せず,かつ地盤中の水は0。Cですべて凍結すると仮定す数竃であるので,冷凍胴冷嫉として最もすぐれているQるo以下のサフィックス記号に.ついては,土粒子はS,液体窒素はこのような特、熱をもっているので,これを使水はW,氷は∫,凍結±は1,未凍結土は2で表わすo駕する凍結工法の蒋長としては,従来の冷凍機を用いプ a.熱伝導率ラインを循甥1させる凍結工、法に比べ,凍結に要する時間 多孔物質の熱低導率を求める式のうち,舗単でしかもが地の冷媒を用いるより短く,かつ冷凍設備が不要であ比較的儒頼でぎる次式を土についても適応するoるなどり利、点を有しているが,反面液体窒素の価格が窩 ll二ll9:鑑謝一『一一一一(・)いため,上記の利、点を生かすためには,凍結土量が少ないか,あるいは緊急に地盤を凍,結させる必要がある場合 砺:水の熱伝導率編0.5kca1/m・h・。Cに採用すべき工法である。液体窒素の凍結工法はプライ λε:氷の熱伝導率講1.9kcal/m41・。Cンの場合と岡様に1液体窒素を凍,結管内に循環させるので P l土の容積奮水率あるが,一度凍結管内を循環したものは気化し,温度上 容績含水率Pと熱伝導率との関係を図示すれば図一1男・するため空気中に放出しなければならないo303.計画概要\1 \\δ 3.1 土の熱的性質 \、1、 、幸2.5、熱伝導率λ,蟹度γ,比熱c,澱度伝癬率α,凍結潜熱L,辮L5、および地中温度などをいい,地中湿度以外の性質は地盤 卜一、__ヱ0∼瓢「一\、一 ︸ 20必要がある。土の熱的性質とは,土を凍結させる前後の、ミ薮︸∼ 凍結工,法を計画するにあたって,±.の熱的性質を知るλf漏195 ・oo■麟中に含甕れる物質によって決定されるが,そのうちでも慰圭、0特に含水量の大小によって大きく左右されるoこれらの瀬数値を求めるための実験式も多く提案されているが,いずれが真飽に近いか現在のところ不明である。この理由 0、5 λ”は, 容積含水比P(%) G102G30405G60708090100図一1 容積倉水比と土の熱伝導率との関係寧 鹿島建設技術研究所,研究員89のようになるoまた実験により求めた熱伝導率を図中にで求められる。ただし飽湘した土の揚合で,不飽和の場プ獅ソi・したが,ほぼ薩線上にあることから,この式を合はまったく別の式となる0用いて熱伝導率を求めても誤差は少ないものと考えられ 3・2凍結時間 凍結時間を求めるためには,実際の場合と同一条件のるo b.密 度熱伝導微分方程式を解かなければならないが,これは不 凍結前後の±の密度γ2,γ1は士粒子の単位体積重量可能であるoしたがって凍結管が1本だけの場合の二次γsと容積含Pガく率Pとカ・ら元熱伝導方程式を解くことにより凍結時間およてド熱負荷などを求めるoこの場合の厳密解については丈献4)に 媛1:激謝一・一・…一……・(2〉くわしく述べられているoここでは罵次元熱伝導微分方で尉算される,しかし一般にはγ2は土質試験結果より程式を差分方程式におきかえて電子計算機で解いた結果求めた値を用いるoを図一2, 図一3 をこ懸したo 氷の密度はo。cにおいては9!7k9/m3であるが,こ 100れは純粋の水のみが凍った場含であって,一般に地下水!iレ1.昼80中には多くの不純物を含んでいるので,地下水が凍結す1□目邸60る時にはそれらの不純物の多くはガス化して析出してし□」二r露i召卜 40これ力凝來ったナ易合の湾くの密度を求めるとγ五=893。3k9饗20 0/m3となるQ十 tまう。0℃の水に突.気が飽和状態に溶けていると考え,二rL 膚 U 響騒 氏霊÷15℃706080 90 ioo船 60 フ0 80 90 ioo0 10 20 39 40 50 時 c。比 熱 混合物質の熱容量を求める式を用いて,土、を土粒』子と隅B 戴水との混含物であると考えて,比熱を求めると次式のよ(hr)〔63y)図一2 狽ミ蕊吉面のf立置うになる。1!二避謡一図・・1□ i 8欝爵7r炉6 d。温度伝播率 凍結前後の熱伝導率,密度,比熱が上式より求まれば 5温度伝播率αは黛再翻一一一層・・砿より求めることカシできるo32_上目i1口[目1』口⊥⊥口L一Lし」工i』にーコ 「「ヨ11 O 王0 20 30 40 50 時 濁 (員r) e,凍結潜熱 土粒子自体に相変化はないので,飽和土の凍結潜熱はそれに含まれている水分の凍結潜熱であるσしたがって 図一3熱負荷曲線 図一2,図一3はご次元の熱侮導方程式を初期温度θ・・=十15。C,凍結面濫度θc=一196。C,地盤の容積含水率凍結潜熱乙は次式で求められるo43%の条件の砂について解いたものであるo P×L品×1000 1’= ……………駒一内一一…く5) γ乞 L粁79.5kca聴9(氷の凍結潜熱) 凍結管;の配置の最大間隔を2Xとすれば,隣1妾すると東、結帯が接続するためには,1本の凍結管でXの距離まで 以上のように土,の熱的性質は容積含水率をパラメータ凍結が進めばよい。実際には隣接凍結帯相互の温度千渉ーとした式で表オっされる。力∼起こるので之粟結は単管の場合より畢く進むoしたがっ ∫.地中湿度て凍結時闘は単管で凍結半径がXとなるまでの時間をと 地中温度は実測により求める。容積含水率Pは土質試れば凍結搭がほぼ均一となる時間と考えられる。験結果の含水比躍および土粒子単位体積重量γsより 図一2より凍結半径Xとなるま一での時間丁を求めれ,ば 輩よいoし・かし・実際には窒素ガスの排気濫度は一196。Cで P騨 (6)はなく,幾分高い温度で放出を行なうため境界条件であ 100 躍 γω 一十一 100 γsる凍結管表面温度は一196。Cには保たれていない。した一90がって上述の方法で求めた凍結時間より実際の凍結時間は多少’長くかかると考えねばならない0における機械化シールド工事に際し,漏水防丘と掘削時の土留めとを目的として,液体窒素による凍結工,法を実 3.3 ジ夜体窒素{蔓…馬量施したものであるo施1工断麟図と土質柱状区1とを図一4 a 凍結の熱負荷に示した。 2で述べた方法で求めた凍結の熱負荷曲線は図一3の 土贋iはシールドクラウン部が砂腰で,その下部は洪積よ5になるo地盤を計爵のように.凍結させるに必要な熱粘土、層であるoしたが・ってシールドクラウン部の砂周の量は,この曲線を時間0から凍結完了時闇丁まで積分しみを凍結させることにより,シ・一ルドを発進させること凍結管全袋面積煮oを乗じたものであるo力弍可能となるo Q…・∫㌔讃一一・…………一一・一(8) 凍結を行なう砂層の土性はボーリング試料による土質試験結果から,表一1の値を使用したo表一1の値を用 極凍結後の維持いて,凍結工法議醐に必要な土の熱的性質を求めると, 凍結完了後そのまま凍結帯を保持するための熱負荷は λ。表一2のようになるo 表一1 凍結砂層の土性Cs止粒子の比重 Q21=才・ル(Q−0)(kca1/hぎ)…………(9) ゴ:影響半径一x単繍休積重置量 /1:凍結面衷面籏となる。凍結後の維持については施工例のところで述べ1、97070263腿ゲキ比台 水 比敵%)飽 和 度sア(%)るが上式で求めた熱量より,さらに多くの熱量が必要で265γ‘(9/c111りご100表一2 凍結エ法の設漸条件410歯)るo二1の容積含水こ P(%〉 C・配管などの熱損失単位休頚重量 以上の他に種々の熱損失がある。その主なものは,凍γ2!970γL1880(k9、/111=輩)凝〒僧;冷去『封貫失,配管冷却損失,配懲;表面からの熱損クミな玉68λn熱 伝 導 率(kca玉/m・h℃)どであり,これらの熱損失の合融砺を求めるo弐1r d.液体窒素使用量225035cり比 液材礁籔嚢α)もつ熱量のうち,利用できる有効熱量4V2(kcal/k9℃)(kca三μ)が決まれば,熱負荷軌をσ融で割れば液体lli・ C、 026αo243ン=10、31・i α三4 62×10噂3瀟度伝擁率窒素鯉爆が求められる。液体窒素の有効熱量勉は, (n12/h)排気ガス温度を決定すれぱ,液体窒素の気化潜熱と一196玉66(kca1!k9)CCから排気ガス湿度までの顕熱との和となる。十鴛地中の初期温度 θoo(℃) 以上の計画法にもとづいて行なった施工例を次に紹介する。欝4,施 工 例しぐ気 ガ スメインバルプ4.1 工事概要と土性オFz躰 艦離一∼一「『夕!いくの工事はヅく阪市交通周葬lll速電気軌道第5号線3工区 ン ク ロ βOP(摂) G」ヨ、 り 王○3 、2繍漫度 1天 {誕繊』図一4 土質・柱状図および施江1断顕図脾 眉 } 一 胆 酬 −69蝋シ鴫1ζ外斜ll口 口砂層 跨1図一5,溺、結循:bよび配髭糸彩し図一91ρq一__n鵠1r一匙 腕閣rlヘ ヤ臨。、」」,灘諦l≧3 0 } l︸と総_瓢藻2■ ㎜尊1﹃b1撃1︹/勝 ワ,P× 3皿湘rT二一20一轡 ,F ・摂.1ノ凍結帯lミ「軽1ll 45一樒6 尋父1牌翼穏羅i榊 ■= −1㌧ じ、㌦ .、1ii G “oi−P 2qユ 5粘ま層 窒素流入中は,凍結帯が 藩 均一になるように,二h、中 凍結範囲は図一5,図一6に示づ}とおp l量は約27m3で 凍りで,その凍績土、き・寿論悪世》 混度濃」定結果から判断し て配響;途中のバルブを切 灘 結・0、6 り換え,セ夜体窒奨をAお常ある。 帯 測温管1一一4 ン よひミSの7葉,獅、酸穿力、ら漢己入 4.2施工順序 1’潤温管2・「3『 縦i坑掘削後,構 ド ” させたり,逆に1,Jの築コンクリート打面 管 凍結管から流入さ・せたり 蔚 結 した。この結果シールド.1一コ》設前に凍結管¢)設置を行なった。凍,砂 先淵、1が凍結帯先端に1業す層結管は夕1管が31良, るまでは,凍結帯がフー内管が2inの工、 図一6 凍結管配置図重管で長さ3mのものをシールド発進醐から地盤中に22mまでオーガーで水平に穴をあけて埋込み,穴と凍 ドの役目をなし,完全に. 土暫凝》1を マなうことカシできた。シールドが凍結罪苛〕を逓過してから,液体窒素の流入を中、Ll、、したQ結管との間ゲキを砂で埋めもどした。凍,,、1.1管闘隔はできるだけ均等になるように行なったが,H鋼がお込まれて 液体窒素の流入中止後グ)解凍は,2黛間温度測定を続いるため均等にはならず,実際には図一5のような醜置けたが,湿度計1,4は0。C,温舞12は+15。C程度となり,その最大間隔は凍結台彗;C∼D闘で90cmとなまで上、裁した。したがってかなりの田数,地盤は凍結しったが,Dを夕少C方向に傾斜させて打込んだoしたがていたものと、思われるoって謝画上の最火間隔としては70cmとしたo 図一2から理論上¢練結時闇は11日寺欄であるが,縦 縦坑構築完成後,地㎜ヒからヒ東結鱈;,およびと栗結管から坑掘削後かなりの日数が経過しているので,凍結部の地オ非隻セ鋒まで2沁の鋼管で図一5のように薮溢、、したo薄己盤は飽和度が低下していること,および薬液注入を行なっていることを考慮して,安全のため凍結時閥を15時管途中に心レブを設け液材ヌ窒素の流入経路を変更でぎるようにし,また銅製べ“一ズを入れ,配1跨の低湯による間とした0収縮を緩荊1さ・せ”たo塗岡管〃)低孟撮脆1生による酉己僧;〃)破才鍛が 4.3 ジ夜イホ窒.棄{吏月雪量、心預己されたカ∼,二i=㎜i,中は別に破損は委1三じなかった。 液体窒素の流入は主、にや一リー車を使用したが,近辺 凍結工法の施■は昭和徽年7月21日より開始したoの交通がひんぱんで昼闇は懸.i,,{止であったため,写真まずタンク群一リー単を配管に接続し,ローリー車のバ一3に示す,容最20001のコール質ン・ミーターを現場ルブを開ぎ,液体窒素を凍結管内に流入させた。凄、,!、吉管 道蕪各オフきンこ亥斐i醒し., 昼「副内に流れた液体窒素は地盤の熱をうばって気化し,温度はこれより流入させるよ上粋して塞中に排気されたoローリー.擁からの液体窒素うにし、た。1薩、,1、i.翻醐は液の流入および排気の状態を写真一1に,蒔己管中のベルブ材 葉の使用1禧が多く,取付部を写真一2に示した。誤一ルコンベー弘一は約 土に1璽胤度は図一5に示した位置1で濁定し,てヒ東結進行状1時閣分の谷一し、かない態を把握し,凍結帯が謝醐どおりに発達した時に}1鋼をため,獄一リー車により切断し,シールドを発進させたo流入を行なわなければな l…’結完了後1よシールド先端力碇乗鳥.口匹」先端に達するまでらなかったoしたがって錬結帯を1、1、.持するに必要な液体窒素を温こ入させたQ数体夜闘の臆車可能な闘に毎1芝結を完了させ,、闘は凍結諦.、守の状態にすξ)よう 写真一32000!1』1−iコール コンベーターにした。すなわち7月20日/9時30分より,凍結管検査裕よび予冷をカ・ねてコールコンベーターより淡t.入を開始したが,20時5分に・輝プからのガス漏れを発 見したのて流入を一一・時停翫し,修理をそ芽なった。したがっ て突際の凍結開始は211ヨ2時より採一り一車で行なっ与7で液伺流横1拠たo液体窒索の使用状況は園一7に示したとおりであ一92いため,2’および3’の位置に変更して行なったoまたシールド発進開始時より2’はも劃酬・1 Trとの位囲2にもどして瀾定を継続したoこれ 一「1らの温度潰1定結果を図一8に.示した。 一一Trr− i 「『皿一「 i この湿度沸』定結果から, 1と4との湿度は l l急激に低下しているが,2と3の混度は低下 卜 斑、蝋瞳 誕蜘,幅駄 う1口 228 2き,.24日路 25駐が緩慢であったQ計画凍結完了時闘にあたる21日17時の澱度測定紀1果は4のみがマイナス濫D斐で,f也はプラス湿度であったoしカ・し2一魏いずれの、【、試も濃度が低下している傾向を示していること,および周辺の状況観察結果を総’倉的にみて,ほぽこの時・闘で議醐どおり,ある辻ドいは計頭に近い凍紬帯となっているものと判図一7 セ夜r本窪勢ζ‘吏月…1耳犬汐己断し,液体蜜素流入量を減じ,凍結維持に必30 l l I)ヘ ハ』’し権『‘20に」憎㎜3獅1\【F[1lo\㍗一斜ミ弔走\v要な鍛を流入させた。凍結維持期臓1中は排気』_一1才ゴよび2と,2および3と2倒泣置て、§i暦∼紐度を0。Cに{呆っこと1一こより,各1則撮註、点の澁L1二図\度もほぽOQCに一一定に保てたので,凍糸吉帯のi〆ブくきさに変化はなカ・ったものと考えられる。’実際にシ・一ルドo)発進が開始したのは,23旧13時であり,この時には,各測定、点ともほとんど0℃に近い濫度となっていたo5, む す び 以、盟1認夜材⊆窒葬糞に.よるヒ束斑三1工1法・の詮擁画餐難要とこれに.基づく謝薩施工例を紹介した。 また, こ二次元糞築f云導フコ程式を差分プ〕r程式セこ 一200 図一8温度測定結果鷹き換えて電子計鉾.機で解を求めた一・例を記るQ凍結完了時闇は21日17時でそれ以後は凍結帯をしたがこれについては,まだ問題があり,かなり誤差があ維持するために必要な液体窒素を流したoこの液体窒素るので,今後さらに疋確なプログラムの開発に努力するの使用量の測定はロージー車に.ついている液磁計で行な予定であるoい,学荒鼻の謬灘負行は翻一5の悪己僧;途rlコに設置した誘非気ガス 施工結果は先に述べたように無箏シールドを発進させ掘度計の測定結果により,メインノミルブを閉開して行なることができ,凍結土,がシ・一ルド掘削断面中に入らず,ったoすなわち凍結期闇中は排気ガス潟度を一120。Cに凍結土、の掘削を行なう必要はなかった○また,凍結土より下の砂1溺は一一部撮1肖li中に崩塚乏したカ∼,ヒ東喬誉」二以上の士也凍結維持期閥はOOCになるように.調三霧を行なったo 凍結期闘中の凍結に必要な熱量からもとめた理論液体盤は凍結土により支持され,完金に.土留めができ,シー窒素量を図一8に、藍線でしめしたが,この他に各種熱損ルド発進部の凍結工法カミ有効であることを実証したo失が加わるので、点線より実際には.ヒプゴに真の理論曲線が しかし,凍結暢;維持のための液体窒三素使用墨は,訓蔭ii描かれるはずである。今圓の実測鱒の傾、向は図一8からとかなり異なり,液体蜜素の供給計礪が予定どおりいかみてこの真の理論曲線に近い鱒を示していると藷えるoなかったoこの、【気についても今後さらに研究をかさねて, 瞬i糸占利財寺をこf必・要[な寺夜イ本纂凄葬奪藍郵ま謝醸i−1既要で述・べ六こプヲ法正確な1計爾iが行なえるよう1蔦したいoで求めると約60恥rとなるが,実際には窒索ガスを 液体窒素は現在辮要が少ない、ヒ,純度の良いものしか0。Cで排気させるために1は約200ヤ2501!ili一の流量が必手に入りにくいため価格が高いGしたがって,要であったoそのため金体の液体窒素使用量は計關値とのように二純度を要しない液材{窒1素の糀多要がさらi’こ増え=民相当の開きが生じた0ば価格がさらに低下するので,液体窒素による凍帝、、1工法 4.4 温度測定結果の利用範闘も広くなってくるので,この、点の開発がじつぞ 凍織工法施工中の潟度測定は図一5の1∼4の位置でまれる。行なう予定であったが,2および3の濫度低下がすくな 最後に,現場施工にあたり,種々ご指導下さった礎島一93建設奥村所長以下各諸氏に感謝の意を蓑します。2) 西壇好彦・ii日中邦煕;「凍結エ法実験について3 鹿島建設技術研究所年報第13号3) 「シールド発進部凍結工法の副画(∬)」参考文鰍 鹿島建設技術研究所4) 嘉志勤・和田蓬八郎;「土壌凍結工法に.ついて(王)」1〉 岡壇理。斎藤武1「湿った砂の熱伝導率」 冷凍第36巻第408簿 北火工学部研究報告第16静一94 | ||||
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タイトル | 泥炭層における爆破置換工法の現場実験について | ||||
著者 | 坪井直道・内田博 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 95〜102 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21195 |
内容 | 表示 泥炭層における爆破置換工法の現場実験につし・て坪 井直 道*内 田博**て爆破に,より置換し,逐次尚側に拡幅する力法である。1. まえがき (癒) は盛土敷の片側に幅狭い盛土をして,爆破に この報文は,建設省仙含圏道出張所,岡道4弩繊仙命より置換し片押しに盛土!隔を拡げてゆく方法である。パイパス昔竹インタ 一チェンジ取付け工事の計画に際しこの方法は盛土縮が広い場合,あるいは置換する軟弱盛土葛さが8mにも達し,かつ付近一帯の地盤が地蓑よ層原が大きい場合で,軟弱ノ習が珪側に』し力縁甲し出せなり約4mの深さ窪で泥炭層,その下に約5∼6mのチュいような場合に用いられる力法であるoウ積砂層あるいは粘性土.層がタイ積しているので,この3。 試験工事地区の土層およぴ1土性の概要軟弱地盤の改良の一手段として爆破に1よる齎換工法を取り上げ,現場実験を行なった結果を述べたものであるo 試験工事地区付近は,深さ約8∼10mのきわめて軟弱な地盤であり,この土層を大別すると,上層より①沼2. 爆破に1よる置換工法に:ついて沢性タイ瑳責層である泥炭1蘭,②浅海タイ雁旬習である砂1習 曝破により軟弱地盤を盛土材と置換する工法には,大と粘士層,③その下層には洪積層の砂レキ層となっていきく分けて次に示す二つの方法がある。る。今回の実験の羅換対象地盤とした泥炭屠は,約3∼ ①Trench−s轟ooting法これは掘削ノリ面がくずれ3・5mの層1學で分才痔し,これが皿と部∼尼炭層と下部∼尼炭層ない程度の竪さの地盤に適用する方法で,軟弱暦の底都近くに1列あるいは数列装薬して爆破し,これによってできた穴の部分に盛土材を投入する方法である。これを改良した工法にTol−shooting工法があり,この工法は盛土をしてゆく先端の部分に装薬 螂鷲}二 % 愉一 §}ひ肥 罷 陽}纏一13‘卜i2り、 ← 1鵬62し.13守r‘▼暫ア5卿F5 1 ア”帰㎜【}‘一←一闇輪避一 『¶ 一 一 1、εoして爆轟皮と盛土、とをくり返しな1がら盗士,を進めるプヲo1勇2Pq〕早 η、2−2.9x!〇一怖⊃o卜α1 正’一3一航17 1一.一 一 一 樺 一 〔 糊 _亭=【臣 『 冒 丁範 騎一 埼商Vζ灘倣ゲ1 φF1トアoぱ姥’荏置善潮藤号即『葬閲口、10 2㌧OOLヨ,5XlO剛.旧一〇し4 1’補ひ} }陶 } 層 一 → 一 一 【12 _拍、!、蕊)ヨ、き ㎜→ } 繭} 一 丁 、互) Undeτ一n珪法 こ7拠を汰今圓実辱灸を孝iン康ったプ丁工 トli 叩 皿皿 → } } L。4で ㎜ 一鴨 皿 皿 ㎜ 一踏F楠 ㎜ 皿 一 昌一ヨc:一 法である。 だ、1一 『一 一 一 一1 『 ■− 『糊 『 一 一噛 『 『 剛 倫 』 一法で,置換をする地盤が支持でき得る限りの高さの} 一 皿 一 一 一 一掘_ユ 1− 一 旧 一¶ ㎜ 一 一一 一 『 π盛土を行なって,これに数列の装薬を行ない,爆破二、r臼 、 Fにより軟弱層をさらに流動イヒさせ,側プヲに移動させて盛士材と羅換する方法であるo このUnder一租1図一1 試験工懲1地区のニヒ1卿および土塗生法に.は,さらに細かくわ1ナて次の三三通りカミあるo5鍛ピノテ (i) 置換する軟弱1習の深さ つ 5 8緯1 レ12G吊一→。一三20隣一・ が,10m以内で盛土の幡が狭 05io O510015 りa1昏6351 い場合に用いられる方法で,敷一 幡全体に.盛土をして爆破する方 3 法であるQ哨上『 一 併5 10 15i1塵3購ビ、チ !め1206 偽25le』』11Ii1一(kg/cm:〉 q‘!O l515 0 55卜 (ii)地表面まで軟弱層が露 5 出している場合,しかも盛土の200m乙』∼∼一 敷幅がひろい場合で,盛土の中β に中心線付近に纈狭く盛土をし1冑 隔π 』隔仁 鹿島建設技術研究所瓢任研究貫ドド 同研究貫叩 ■し11図一2爆破による剛紅法施工樹翫推定蠣灘咽95一との2層に分けられるoすなわち, 裟…褒濱…iさを2.5∼3.Omとしたナ陽含の装舞藁適ゴ蓋を求、め・ ① 上部泥炭溜はかっ色の植物遺体が大部分を占めたるため,装薬量を100g,200g,300g,500g,1kgの分解度の抵い革炭性の暦であり,土粒子の部分は非常に5種類とし。て試験したo少ない。 (2)複数爆破試験 ②下部泥炭暦は上部泥炭層と比較し,て,分解度が進 複数爆破試験は3種類,すなわち,んでおり,黒色の泥炭質糀土であるo ① 複数岡時爆破,装薬孔閥隔5m(表一1参照) これらの泥炭麟は,いずれも軟弱で奮水量が多く,糟 ②複数同時爆破装薬孔間隔3m(蓑一2参照〉度は小さく,また圧縮性にとみ,さらにセン断強度が小 ③ 復数段発爆破装薬孔間隔3m(表一3参照)さいので,わずかな荷璽でも容易に,破壊されるとともに1について石なったo大きな変形・沈下を起こす地溜である。土懸および.ヒ性 予備試験の結果に,ついてまとめると,次のように,なる。の概要を図一1に,また連続記録式コーン貴入試験結果 a) 単発燦破試験の結果では,この泥炭層についてから推定した土層断繭を図一2に示す。装薬深さ2.5∼3.0の易合,爆薬量は1乳当り1k9とするのが適当であるo4.試験概要 b) 複数爆破試験の結果では,装薬汽間隔を5mと 試験工事に際しては,まず予備試験として単発爆破試するよりも3mとする方が効果のあることが判明した。な羅灸,複数爆破試屠夷を多…訪紅し,次にこれらの憲吉果・を基としお段発時聞差については,試験規模が小さかったので,て,本試験を実施したQこれら一連の試験では(i)装結論1は.見い出・せなカ・った。薬方法,(li)装薬乳閲隔,(iの爆薬量,(iv)装薬深 c)複数爆破試験前後にはコーンテス1・を行なったさ,(v)段発時間差,(v1)盛土筒さの6項目についてが,この結果は図一3に1例を示すよ5に,強度変化は検討するため,試験地区を二つの区域に分け,燦破の効爆謬麩量・1k9の撰聾合,装薬位、置を中’ぴとして直{蚤約2m果を比較し,最適の諸数値を選定するよ5にした。爆破の範囲でα〆0∼2kg/cm2に減少していたoこの結果から判断すると,装薬孔間隔を2∼3mとするのが適当で効果は盛土天端の沈下量と盛土の貫入量とを測定して判定したoまた一般に.,やわらかい地盤に対しては,爆速 コーン支GL 5 10 15 20 0が小さく,ガス量の多い火薬を使用するのが共通であるが,今翻の試験地区の地下水位は,ほとんど地表繭に虚)力畦「(kg−c肌=)25 30 35 40 45b 一闘 幽ったため,水孔に対して安定性の大ぎい3暑桐ダイナマイトを使用したoまたダイナマイトの完爆を図的とし一 一 一 凹 幽簗て,走阜爆に.導蜷襲覇艮を使用した土也」二で導一1暴線と電気顧章跨と〆装翼位置2}■3を結是泉し,、嶽火する方法をとったo’ 榊爆践後爆破 前鼎1’旨45,予備試験 図一3 予備試験爆破のうち複数段発爆破(裳薬孔 間隔3m)男輔丁,箏後コーンテスト結果(1) 単発爆破試験表一1 複数岡時爆破試験(装薬孔間隔5m)装 華 方 i去φ751n111玉鉦ビパイブをポス 1・オ魔一ノレで“{覇IliI』後挿入装 薬 孔 問 隔族段発時i班芝“五i顎土高1沈下蚤縮滑 5m問隔4本∠無1臓滋たり1k9、雁4峯く9装襲GL,一2m発1m ’i’均10cmxコーンテス1・表一2複数同時爆破試験(装薬孔問隔5m)装 飛 方 はφ75mm塩ビパイブ隊期三さ襲 薬 孔 閲 隔 銭 最醗時間差」脈二1・芹51沈懇縮3m閣1:嗣本1孔鵬た1)1k9をポスi・ホーノレで’華醗寧1,汁41く9!5駐薬GL,一2m瞬王m20.5c111後挿入⑨装薬概値置×コ}ンテスト表一3複数段発爆破試験(装薬孔閥編3m)襲 薬 方 法ψ75m澱塩ピパイブをポストホ障ノレで涯罵肖1』後挿人装 子し 間 隔3m間隔4本段発脚1鵬1義1殿当たり4k9議4秘9装薬(}王、一2m一96一03DS 、1段(09秒)電気雷管を図中◎印に他は瞬発沈下量圭m 平挺 108cm備⑳襲薬嚢 繍置×コーンテス1・あると考えられ,るo d) 泥炭屑下部の砂層の強度低下が全体的にわずか(1) 第1段階爆破の経過翁簿王段il皆庭暴i披は負弩1醐∼鋲等41難螺(湿受まて霞魅二毅した力魔,に,みられ、たが,その憾は鎧少であったo270醗一270醗6’本試験 「、 !1\ ! 1./》 イ驚戴難膿飢∵旧1へト畔:⋮、塁鴉脚曇︳E講第糠陰1第譲論帳F藤臼域その2拡幡 ε8の盛土を行ない,これをA一区域,B一区域の二つに分け一’て爆破させ,この盛土 を燦破とをくり返して泥炭瀬内に盛』上を貫入させた。 l l lそあ†π鎖の11 1目盆拡目掠1誌禮 I l麟薫Il− 1 「岸 1 『 l IB感1駅 ②目標の深さまで輿入させた後 l i l ・第2段階その1拡1隔として,第1段階の盛土の左右1 寿 夫/ 1〆/ \、1\ 爾側に天端幡で4mずつ拡幅し,盛土高さを4mOl顯㌶轍凱饗碁匿墨鍵劃,,、 錦2國爆破は,盛土、高さを5mにして貫入させ 蔀 ・尾炭屠 て終了しオこo 本試験の1曝破施1工1煩序を図一一4に示したo 図一4 爆破施工順序 表一4 錦1段階爆破,爆破条件一・難表 螺繊直後 盛−1三芙報1!葱域第装 薬 方 法 C−51C−131C−211C−291・糠鷹轟蕪,、llll!1ヨ黒 糊 ①A一徴域回 盛 高 の沈γ量 嫡ジラ 装 ヨ/装薬深さ装薬避腿隔破1/24 ②B一!五域施工 『09 卜ひ曜から最小抵継負第1¶ii住鵬1窮窒が3・omになるよ沸1…方向に塩ビパげφ75紬∼加,」3111回爆破補助G L−20m主@LOk霧x主GL−20泌 5孔=5kgmm挿人し,襲薬後弓1き抜くoヲぐ端{まドラ 横断方iril3mイブペイプ打ち込み後A一区域1/3(天端より装薬引き’按き,ボーリングによる削孔o施工ノ喉か嚇嘱とIlili雛藁難膿惣隔 ①築 A一区域…蘭幽こよる・1回補@1.Okgx曲・3騰鱗審1「23「 50m) 10子1=玉Ok9補助G I,一2、0獄補@0,8k9×補03DS三段ゴ三GL−2しm 10打=8k9 (0秒(天端[丈り霞@L4kg× 三kO3DS2殺 50m) 5子L罵7三ζ9 (03秒G工認Oml O7までカ・さ上げ133補03DS1段G「L+30m 240主03DS2澱 までかさ.Lげ33327、2 70「2 ノリの崩壊多し爆 破ノリ∫毘力・ら1よ第2痘1と洞じ方法で装薬,天端からはドラィヴペイプ 縦断方醐3m2/9施工 ①1甫助Gレ30m打ち込み,φ50mm塩 腿1婿ヨ三GL−30n(天端‘kり)B一区域醸羅鰹難難横断かぎil3m引き抜くo郷、寒艦懸皐欝2圏と岡匹i匝1破 ①2〆14施工Aイて域プを打ち込み,引き抜くoノ卯πから第2廻と同2〆17 ②施:1二β一膨.髪縦断加葦13m夫端からドライヴパf方法で装薬。天蛾1カ・らドライヴ騨ノミイプを幻ち込み,引き引く。シ:1三 (i) C−5、 C−13横断方向3m電@王.ok区× 三〇子し謹10kg (0『少)補@1.Okgx三4034 60m〉 5孔濫5k9 (O、3秒捕助Gレ30m 補@工.Ok区x 補0「3DS1殺 l三1三GL−3「Om 集0孔=10k9 、1,。3D離) GI、,十30m I 2.2(天瑞より 主@2,0kg× 轡当雛辮麗謙騨浮同招・ 60m) 5孔=10k9 (09秒)ノ川盤耀糊ε.認躍ノリ購1ヲ鵯三ω1鵜脚励向3m 4・o・n)Cllli沈下板 (ii)C−21,C−29・A一区域ll鷺.’灘1,C型沈臨!ζ較 一97一4「886、3ノリの崩 竣多しlc−5付近勝澱脇吹き上げたため谷圓の爆破条件を衰一4に示した。次に各項目について経過を述べる。oぐ“補助爆薬Okg王歌当たり10kg (a) 装薬方法 第ほ潤,第2圓については盛土天端からの主爆薬の装C鞘29辿堕薬は,ボーリングにより,φ75mm塩ビパイプをそう入して主爆薬を袋薬した。第3回以降および拡幅につい口のう♪禦、oC;21、、7kg1孔当たり07kgo而㌔域 8一区域Fgc 13一o面Y一εi臨e停た。なお,第2回以後は主燦薬,補助爆薬を装薬した後へ口、\\ぐ寸■ }dゆぐ︸しn一〇〇一唱的oNodooC−3パイプを引き抜いて建接土中に.燦薬を装薬させるように,omo一〇りし,蛸打ちでφ75mm塊、ピパイプを打ち込み装薬し1孔当たり2,0kg1孔当Noとができた。 ノリ尻の補助爆薬については約1mの深さまで手掘主爆薬onうA一区域工ふきの木製訟一ンを取り付け,これを重錘で打ち込み,装前回までの力法に比較して,2倍以上の能率を上げるこnうo』ては1,φ75mm ドライブパイプの先端に,,鉄カラー付薬後このドラィブパィプを引き叛いた。この力法によりo 殴3.0したので,第1園の爆破で顕著に見られた吹き1、ヒげ現象3.0 153,015耳瞭り2、Okg 一を財7ぐことカミできたo i (単位:鵬) (b)装薬孔闘隔 予備試験の結果,1孔当たりの装薬量を1kgとした o \ ’ 〆 ・装薬位置 2篇誕嘱、、...、・淀下板場合,纈径約2mの範囲がゆるめられることが判明した 露一6 第1段階第4回爆破A・B両区域ので,装薬孔の基本閥 装薬位縢図歴灘,齢識 ぞ陣牛・+1る碕さであること,さらに爆破後ゆるんだ泥炭暦に貫入叔都 ス⇔する単位面積当たりの土質を大きくすることなどを考癒して・第椴階第鋸 昇C己29懸瓢磯4騰破x心εi,搾 』1d昏}}に入れて,この地盤の限界盛土窩さであるG L十3mを盛土窩さとして,爆破後盛土の沈下した離分に対して謀oooo一噛po由?一hr叱岡\●” 一o濫憲撃瀦∫図㎝5’ 窪 ヨdxoomoμ\⇔●…\ i朔o−P }は,できうる限りG・L÷3鵜まで,かさま二げするよう瑠、 (c)段発時間差 、櫓 →讐」州、擁認/恥ρ[にした。70−21鷹州誘ひ慕’、_!ノ・←一ト (e) 装薬量o一 } 予備試験によって装薬量は1孔当たり1k9を基本量} oとすることにしたが,第4圓爆破については,主爆薬を溜o㎎■6紀 1箕m刺薬によりノリ尻に宿油 貫一 ヲ1響CτB ?oooo甲●…r r一ヤ圃⇔κ王孔当たり2k9,補助爆薬を0.7kgとした。\、Io↑面をf械初後鰍Y鞭 4.一\された主爆薬と盛鏑 彗重とにより・泥炭を側装 罫一呼獺ひ、一臼 (f) 装薬深さ一一}売同、、一.罰τ『湿o“o ノリ尻の禰助爆薬に.ついてはG.レ2mの位置に装薬『()r3■1一蔚縦覗nした。天端からの裳薬,すなわち主爆薬は天端より5∼6m由●一一一 静}プ鵡繭)に移嚇除 熱1. 、黛一いい囲すること,②一一時に多 諮雛i(G・L−2∼一3m)の位置に.装薬したが,装薬:墨,が2k9の41…十P場合でも吹き上、げに対しては,十分安全な深さである。3一一 (2)第1段階爆破の検討第1段階爆破の第1圃∼第4回までに,装薬孔間隔,爆薬量,盛土貫入墨について種々な条件を変えて,A一である。主爆薬と補助 6『鴛区11域,B一区i載で試馬灸を考矛な㌧・,そのタ勇募ミをこつきi爾旛1を上ヒ爆薬との、点火の時間差 図一5第1段階第3圓爆破較してきたが,この範闘内で鹸:も効果のあった条件を蓑は0秒個時燭皮), Aヨ副繊装薬‘蝦図とめると,G.3秒,0,9秒’の3種類としたQ (歌) 装薬孔閥隔 (d) 盛土摺5さ 3三爆薬の装薬孔閲隔は3mとするのカミ最1もよく,捕 盛土商さは泥炭屠および粘土廟の破壊を起こさない程助爆薬の装薬孔間隔は3mとするのが最もよい○なお度の高さであること,また爆破時に吹き上げを拘束でき泥炭溜を爆破i/1勺に側方に,移動ワしやすくするため,盛土,の98hne,Y−lineについては,図一5,図一6参照 鼠9のこと)破線は爆破前,実線は爆破後の盛土高01005010D回さおよび貫入深さであるo試験前の地蓑灘標高はSP十3.40mである。貫入量については,爆X一εine7破薩前直後の測定結果で,放置している間の沈幽 韓 一 』隔 } 一 “鵬畢ノ■■ノ’爆破後一、、、 5、、 、 、6いることがわかったが,今回の試験では,この’、、、rも ! ノ、 ノへ4εー一 一 一 ■、一3、、 、’ ’’艦 ’、 2 ツイ’馬 − 魅、 、 嘗 棚 一 騨下あるいは貫入は,実際にかなり大きく生じて問題については,取り上げていないo (3) 第2段階爆破の経過 第2段階は,その1拡幅,その2拡幡(第1測,第2回爆破に)ついて施工したが,各回の爆破条件は表一5に示す。各項目については順 ’ ’ 召耳犀を追った経過を述べるo装薬孔位置の例として第2段階その1拡幅爆破,C・D両区域およびその2拡幅爆破E・F両区域の爆破の際の装薬7Y一εine6幽 』 一劃 一 闇 へ、、、!ノf立i置を図一9, 図一10 ンこ示づ購o! プ5 (a) 装薬プゴ法ノ ’κ、 装薬方法は第1段階と同じである。、、!u32、一13﹃ε、、一4 第1段階第4圏爆破で得た結果,すなわち主噛 「 陶 鴫 惜齢 鵯 隔 陶 一 (b) 装講遽手L[溺【輻F!7」=言■ノ ’爆薬の装薬孔闘隔を3m,補助爆薬の装薬孔間隔を2mとした。マ2.:レ1]50.Oo亜図一7築1段階第3隣礫破による沈卜鍛 X一ε旧eノリ尻に確i爽に.1圭1由面をf乍ることカミ璽要であるこ!∫…「η\、と力陽っカ・ったo串 (b〉 主爆破は当初1孔当たり 1kgにして爆破した 蔀力魔, 盈髪土溶1さ力牡強し, ま賃抗線長さカミ4∼6m ぴこな しuミった;ので,1孔当たり2kg装薬しても吹き上げ』=.混ノノなかった。1教当たりの装薬量をできるだけ火き1 酢目くづ一ることを激,1暴破1亘1数を2成らづ闇ことカミできるという意、味で必要なことであるoノリ尻からの爆薬 1 且る講一一一一軸l l助補,量に1ついては,第4回爆破において1畿当たりα7k9(装薬孔間隔2m)と11く冨(装薬手も闘隔3m)との比較を行なった。この結果,自由面の〆一㎜一i一一櫓{誉・ミゾを確実に作るという意、味から,補助爆破の装薬孔間隔を小さくすることが必要で,1孔当たり0.7kgにしても十分であることが半麺明したo コ1L“ 盛土の貫’入量は,盛土天端に設置した沈下板の沈下測窟,および盛土上からのスウェーデンテス ○トによる貫入深さの測建により求めたo國一7,!、染目l lご, (c) 盛土貫入量 /_∠一.ノリピ1「1「1図一8は第1段階第3回,第4懸爆破A・B岡区域の盛土質入量の実測例であるo (測定個所 X一図一8 第1段階第4欝i爆破に,よる沈一1・量99i -5!i!It*<*> i;/j?*・:ljlilli'Jtl' : : ' iIi != >rv c 'l I*"*i'T'i('i* - Jinil 'i.' 24+,.3fi J"_!1*'*:..., c-{ . il ・:+J7" ! ib*;IC ・・{ S; ,i *-2 Om]Jtiii{iJ ;,',*'rf 7' i' 1f) c<*2mjil@2kg x S ;.','=}: .l:,. 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I:IJT)l.i lUZ ;"*'. 2: -nlj=/:i'J ;7i if._-.ci','l , l'J , :r*,1( (1 .iiJ : s" ・4m a)_ ;7 rf. 8 (4) 第2段爆破の検討X−2i肥 7 第2段階爆破は,その1拡1隔として第 ’ ’ ’ 一岡 6、 、 、 、 1段階盛土をはさんで,C・D一圃区域に’、、… 5、L、ト蟷憎角 分け一て,それぞれ爆破条件を変えて効果, 一 、、 、 頃3N’’、,辰尋 一 ’ 分け,その2拡1懸としてE・F一爾区域に:, 〆’』 、』_瓢 を比較したQ 一一、、、 、 2, 一 (a) 段発時間差畔 一 一脱 喘 一謄甲 劃t /一識〆 主爆薬と補助爆薬との時間差は,0、3r 0F 一’、、、 1 戸 『一玉 秒,0、9秒として効果を 比較した結果,一2 α3秒程度が最も効果があることが判明 したoY一εine 8 (b) 盛土1轡1さ 7 , 一 一 一 一 一 一 一 一 一 ,} 一 6一 一 一 一一謂 『 ロ ー、 その1拡蠣およびその2拡幡第1圓爆 ’一、−、 、 ! ’ 破において,盛土高さを4mにして爆!!摩輩㌔ 破し,さらにその2拡r懸第2圓爆破にお一 一 r認4、∼1 2一究”l , ’’>騨胴曽㌧ !》一一一一 冊 階 幽 嘗 蟷 曽lI GL幽瞬 いては,盛土高さを5mにして爆破し たo第1段階での盛土の貫入と異なり,聖 t 1’’一 ﹃馨1’ 3窯 、匹駐黛5肇 一’ 顔 ’ ’一 拡幡の貫入は第1段階の盛土のノリ磯にi 沿って泥炭1謝申にすべり込むような形で 貫入したため,ノリ先の泥炭騨のふくれ図一11 第2段階その1 拡幅C・D画1区域燦破による沈一F量4L2・25∼27 上りは拡幅の段階で初めX一鋤e だ一一_一一一 −〆1〆 rl κ〆 1 .! 1 自 1 劇 て顕著に1なったo ヘハ り イ はへ !i’\, (c)鰍貫繊 1口1>∼階潔讐灘讐・諜 lN’・、、 ,一{一一響 うに翻二止よりスゥェー 達 l l デン貫入試難によ蝋1ll 認した。この結果を第2・緑二1一一一一一一一_一。←_ 1! l l l l \ について,図一11,図一L_レL身>1糠,,,移動、, 5 }賎 図一12段階その1拡蝋第2段 l l、!ト 階その2蹄第2畷鰍 クイ天宣備の移測『1量を損購第2段階その2 拡幅E・F両区域第2爆破 定して,泥炭履の上芋方 向あるいは,側方への移動量を求めた。移動猛!渕定クィの醗r。葺 打込み位置は,図一13に示し,た。図一14,図一15は第i5㎝…i岸撫圏 10卜1−4 14−6醐星赫認妬噸一尋尋 騒一5 開一10 トトB畿、E一籔域 ζ\夏択50白 14雇 トト3一喰B 麟一14 適5・05、05,0捕助、曝薬装薬孔位置噺0“い文訟ヒ王1トH‘「、こ=こ≒なな凹川一娑 、国一得 0 500 1000 1、590 E倭1揃助,曝桑装薬丑泣置か、らの鐙羅およひ眺万移賞秘 (cml! 2λ。_」(単位:m〉図一13迦Fl図一14 第2段階その2 拡1隔錦111萎1・礫破∼1色炭層 移動量(E一区域爆破)泥炭1掛移重ウ羅測定グイ配1潰一101一撞一5E lQ 14祷 鵠一1癒 5ト唄 岡一2F一区域 、 、 M−31鋤騒蕪孔{蜷施7o0 卜8 、、阿一6二二二二一網一9 500 1,000 1,500F側掃助爆薬装薬孔位置からの距蔭およひ倒方移動量 (cm〉図一15 第2段階その2 拡縮第玉回爆破 泥炭 層移動簗(F一区域爆破)写真一3 ヴ/暴 互受 ま麦7.総 括 以上記述した結果をまとめると,次のようになるoただし,言うまでもなく,泥炭層の麟導が約3mで,しかも限界盛±;藷1さが3mである場含の条件で試験を行なった結果である。 襲箋遙プヲ法:,爆薬は直1妾土也中に装薬’することカミ,吹き」二げを少なくするのに効果カミあり,また蟻暴薬を完爆させるに.は,導1爆線を{吏用することが望ましい。写真一1第P一段階第4圓爆破 (B一区1或)爆破前 装薬孔間隔=盛』士天端からの装薬乱,すな窟っち主爆薬装薬孔間隔は3mが適当であり,ノリ尻からの装薬孔争すなわち補助爆薬孔犀罰隔は2mが適当であるo :主爆薬の1孔当たりの爆薬量は2k9が適量で,補助爆薬の1孔嚢たりの爆薬量は0・7∼1kgrが適量である。すなわち主爆薬量と補助燥破量との比率は徽2:1程度が適当であるo 段発時聞差1補助爆薬をまず爆破させ,α3秒後主爆募遙を1爆五皮させrるのカミ適…当’であるo 今翻の試験では,置換された土量Im3当たりの爆薬写N或擦破佼鷺戎懸破瞬112段階その2拡縮第1回爆破の際のE・F一区域における移動量測定結果であるが,この図からもオっかるように,使用量は平均0,115kgであった。ただし,綴換された土量は2,025m3,使用した爆薬の総量は2323kgであったo盛土ノリ尻部分から蔦mはなれた場所では,ほとんど 最後にこの試験工事に1際し,種々御指導をいただいた移動は無視できる程度であるo第1段階第4回爆破(}3一、建設省策北地建仙台工事々務所鈴木所長,仙台麟道出張区域)の際の爆破前,爆破の瞬闘,爆破後の模様を写真所’福島駈p長,ならびに.御協プヲくださった葉北 夏建築務所一1∼写真一3に示す。および鹿、鵬建設の関係各位に深く御礼を申し上げますo102一 | ||||
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タイトル | クレイタイプのアスファルト乳剤によるソイルセメントの性質改良について | ||||
著者 | 浅川美利・三浦裕二 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 103〜107 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21196 |
内容 | 表示 クレイタイプのアスファルト乳剤によるソイルセメントの性質改良について川美利*浅浦 裕 二**蓑一2土の基本的性質1, まえがき、梗 度 紐 成土 の 種 類研究は,その多くが少量の添加剤を加えることによるセメント量の節減,蕨L中・Llp・1砂略州枯昂25 4550 860 9093、0 山 石少 (千葉)傑1東ロ・一ム(習忠野)縮強度の増加,あるいは耐久性の改善コンシスブンシー︸i ソイルセメン1・の性質改善に関する均等気 1llと黛璽clγど…a水比38 2・三19マi・7 2556 、73・756琳76 320表一3 乳剤160 1、60550 101の種類にその照標がおかれているようであ種 類 ト挫阿憂ト醗翼ンそ1、王)H pH湛一1茎崔 剤るoしかし下鷹屡各盤歯)るいは、上1礪曝各盤D38%509603%79 1くlgCr207としてのソイルセメントは,その使溺P砥6%50%0、4%P56%50%01%72 (NagPO3)07,1 K鷺Cぎ207鼠的から考えてタワミ性,ねばり強さ注)ベントナイト(群鴇惹)は蒸留水1こ,吋し叢量%,アスフ7ルトそr¢)池はベント鰻久性の、蝋でなお改良されるべき欠点ナイト渚言夜に受↓し重量%で証‘念をもっているoこれらの点が解決され 表一4 爽 験 れぱ,わずかな変形に対してもヒビワ混 合 方 式レが発生.しやすいという欠、点をもつソ雛窺肇杜ヒとセメンイルセメントも,道路材料としてよりトなホバ・一ド羅ミキサ・一にて1力 法締固め薩1盤饗」実廼罰.イブをプ才ン拷尼,判∼「蹄鰍韓静1馨輝轟 1一履の発展をみるものと、思、うo分間渥合後,所定の水量および 径t5cm 筆蒋らはその第一一一穀階としてリグニ分問混合商惑10cm 、 マ 果,耐久性の、点ではある程度改良するヒズミ制御方式三%/min所定横融1麟岡i粥1El!llllこオく中(20℃)に浸す乳荊を加えて2ン添加による改良を試みた※o その結備i所定期腿養生後次の条件で7サイクルの凍結融解を行うo1サイクノレ=一20C8h,+20C16h所定期腿養生後次の条件で7’ナイクノレの1罷潤ll乞燥を↑テう01サイクル=毛簸吸水16h,ことカミできたカミ,ねばり強さあるいは・三〇℃乾燥8hタワミ挫の、転で期待したほどの効果は{跳試休向・i法4×4x三6CI11得られなかったo その後さらに研究を進め,新しい添加剤としてクレイ工.、点支持一,点載荷方式 そこで,この乳剤がソイルセメントの性質改良にいかタイプの特殊乳剤(以下単に乳斉ljとする)を開発したOなる影響をおよぽすか,その効果の確認の目的で実験計この琉剤は従来の混合用乳剤と異なり,乳剤自身の安定礪法に基づく実験と,若干の曲げ試験を行なったoその性を失なわないでセメントと容易に混合でき,しかもセ結果を報告するoメントの水和を妨げないという特徴をもっているo2. 輿験計画とその方法表一1 設定因守と水準 囚 子1 2.1実験計画準水記23い,設定因子と水準は表一1に示すよ弊こ選んだ。使用A陵の撒i【騨 幅1患舜)ムB壕水比 OMC F、M、Cした士,の性質および試1乍した乳剤の種類は,それぞれ衷ci七メント 1瞬 ・ラ鰍メント割蟹響盤 騰 騰F乳荊量 o% 5驚G「鍛生1三14田 7日 14[i 実験副画は2π型濤交配列(L32)薩和法によって行な一2および表一3に示す。P58%1096281ヨ 因子の割りつけは,図一1の線、1薫図に示したように行ない,交互作用力寵検出されるよう留意した0 4水準の養生,田数については他の因子から独立させ,3列を利用して2水準に,割りつけたoまたセメン1・と乳剤の量,およ×ζ 第2〔)睡1ニヒ塞学会苧次学酎零講百1会掩要襲第ド部,罪一61 1i1二穴学理工学∫研∼・助教撰 〃 。講醗『び乳剤の種類に,ついてはそれぞれ3水準を設け,L32の筆庭馬夷を21亘悠傑∋厘すこととしたo一103一 、筏G2422 23 1A!5 14、偽B 3三E薩9如6慶講鷲綴卑薦鍛鞭欧 26 O Q 13 19㊥で有意と認められた悶子について以下検討を加えるが,11圭渉いは交互作用を一括示したのが表一6である。また各試F21C各試験結果に,影響をおよぽすそれらの因子の主効果ある\4琢灸糸吉果ンこおよ4まづ輔要閃劇1果の打登定を示しノたのカミ 園一2∼三7G7専D図一7であるoなお,±の種類と含水比の影響が主効果喰828々として現われるのは当然のことであるので,これらの因 20 図一1 線 子については交互作期についてのみ述べるo 表一6 各因子の主効果お.ヒび交互作用がソイル セメントの諸性質におよぼす影響、点 図 2.2輿験方法Il己A節に.際しては,乳剤中に含まれる水分を考慮した。準水土 の 種 類水 比乳荊の種類乳 遡 量(弩) 0一ヒメンi・の鍵乳 剤 の 鼠GO M C将通ポル1ランドセ逃ント1『1三R4o iO i○OOOOOO B1 0 D10CEトi−O COE OOiり=.1二搬醐められ駅万一d/養 生 臼 数○○OA.B、C、○DA「BCOA,BO E O○Oアルフ7ペン掃己母:魯開子との交互r醐が認められるものP5σ置二:一軸駈縮強さ85○双荊の種類EF1レ 砂 (千葉)セメント漫(弩) 0セメンi・の種類D一Qセメントの種類○C1二の奮水比撫.R司R∫.』耐一、、○二1ニ グ) 磁 類B 表一5 曲げ試験の因子と水準懲因 子 σ鷺号. 実験方法の概要は表一4に一括してある。含水量の調12r∫:タワミ性あるいは,ねばり強さEご=変形係数10 15R!尾,=水浸抵抗想三π∫=凍結融解抵抜1生 曲げ試験は,照子と水準を衷一5に示すよ5に,セメ1∼4:湿詐1、一1乾燥抵挑難ントおよび乳剤量以外は金、て固定し,7Ei養生について212のみ行なった。載荷速度は1mm/minとし,中央部の婁8底■T丁 ねばり強さ,耐久姓などの表わしかたとしては次のよ一棚6禦うなプ5滋ミンこよっオこ。屡一2、37曄1黒 21 ねばり強さは,応力叱ズミ図から得られ、る仕事量によo 2 4 6 8 10 著セ 高セ62 4 メ メメンし 姻の添麗(%)鋤果薪プ戸llって表わしたloここでい5仕事量とは,応カーヒズミ関係において慶宜、上指定応力としてσ=3i馴cmいを選び, セメン1の種類の効果その応力に対応するヒズミまでの原点からの簡積で示し図一2 要因効果の推定たものであるoこの鐙が汰、なるほど大きな変形能をもつものと考えたo 5 (b) 耐久性帯4 耐久性を検詞するにあたっては,次に示す方法 3々こ.よっオこo翻2 附 水 1凶三 (R∼。)=σ襯“/σ膨×100(%)コ丁 4 (a) ねぱり強さあるいはタワミ1生L2水準、\ 2・3 ねばり強さ,鰍久牲箏の表わしかた動ロ一一C一セ,“一〇一乳剤毒詫、、タワミをダイヤルゲージにより渕定した0?10一愚循’貯〆ン1,1ヨ一 ㎞2/l l 1十一1 凍結融解抵抗性 (1∼プ)罵g14∫/㊨×100(弩〉 湿潤乾燥抵抗牲 (1∼の=伽αノ伽×100(弩) 9昂 :一軸圧縮強さ ∫ gε卿:水浸後の一軸圧縮強さ ここに t g好:凍絃融解後の一・軸圧縮強さ1 0 2 4 6 8 10 麟’[ヒ 晦ヒ メ メセメン1監乳剤の添施量(%)の効果 遊卜 炉トDユ Pq D5乳剤の種類の効県 ヒズン「の種鎮の効果 図一3要因効果の推定 31土の種類土の種類を闇わず乳剤墨が多くなると(1∼∫),(Rのに 9癩:湿潤乾燥後の一軸圧縮強さ一104一 対’し良好な結果を与えるo響秒こ砂質まに対一する効果・ 乳翔添舶騒塾4 》、 ノx3μ¥ 、、 ∼一一一一k2フ薩11 、 ・’ \_曲」 が,関東ロームの揚念は玖が良好な結果を得られ る0 3、2禽水比軍o、 ¥〇 、 ! ◎凄1o、2、熱準● ノ 、瓢 2 が高いo乳剤の種類に,ついては,砂質’土の場・合1)3、、、一七メノr翻O_5 含水上ヒカ∼変{ヒすることにより,乎L斉ljの種類の効果噂陶一6 は変わってくるoこのことは前項岡様その原因は明予訣く 0246810 一静・駄溶i・ヒ メ 〆セメント 乳剤の添瀦量(96)の効果 通ト タ戸ト セメンiの種類の効果Dコ D噛 D5 らかでないが,いずれにせよ土の性質と乳剤の種類乳測の種頚の効果 の交互1乍用はソイルセメントの耐久性に影響をおよ ぽすことは事実である0図一4 要凶効果の推定 3,3 セメントの種類80一● この影響はセメント量が少ないとき’(1∼2水2馨)は乳翔添加 顕著でないが,セメント量が増すと(2∼3水準)主効鱒 果として現われるoその場合(伽),(E)は高炉セメント夢季oま460紹セメンi播加 に比べ,普通ポルトランドセメントが高い値を示すが,、、o、40 (Tズ)は反対に商炉セメントの方が大きくなる。 (伽),(T∫)に対しては,乳剤量との交互1乍用が認め られているが,これは乳剤鑑によってはセメントの水和20 に影響をおよぽし,セメントの種類の相違による水和速 度の差が原因となって現われたものと考えられようo特 oセメン1沈2 4 6 8 10 普セ 高セ メ メ郷の励瞳(%)の蘇面丈戸乍 に乳剤量の増大による影響iは、ポルトランドセメントに強 く現われ,高炉セメンi・にくらべ(伽)の低下および, セメントの種類の効黒 (T∫)の増加は大であるo図一5要囚効果の推定 また,セメント量が少ない易合は当然、土,との均等な混 合が園難となるoその結果がセメ ● r (R/),(1∼d)に現われたものと考凹レ1一一1 えられる。隊 対 ● っていたoしかし(Ed)に対して が最も高い変形係数を与えてい るoこれらの原因がベントナイト 濃度にあるものかどうカ・は,さらに.検討をカqえる必要・が あろう。→一一 セメン1添施 ● 乳翔添加 交互作用は,.土の性質との闇に認めら,れた鉋,セメン 1 1/14 7 14 28養三日歌(巳)の効果 図一6 要囚効巣の推定 ト量との間に現われ,(R∫),(Tプ)に影響をおよぽして上 いるoすなわち乳剤の種類が変わることによって,セメ1\ 了、概60\、顧,80 カミ最』も良女子な牽吉果を示し,1)5カミ劣5匹0︸●ホ ーD3 Dl D5セ、でン 乳剤の湊報量(%1の効集耀 (R∫)に対’するこの効果は,03 はまったく反対の傾向を示し,P5 0 2 4 6 8 10爲IOOプ ー 3.4 乳剤の種類 ●畠 1、玉コ」∠lミ烈 ントの種類との交互作用となってへ\一 ¥_ 乳剤添加_loo oサo一く)一一一セメン1励匪lr\1 多製 ント量の(1青),(Tブ)に対する効果はそれぞれ変わって くるが,後に述べるように,(1∼ブ),(Tブ)ともセメント 量の影響は主,効果として現われていないことを考える と,耐久性やタワミ性に乳剤の種類は重要な役割を果し0 2 4 6 8 圭O D3 D‘ D5 ていることがわかる0セ〆ン1,乳潮の添施量(%♪の効果 乳責lの種類の効果 3、5 セメント量 図一一7 要悶効果の推竃 セメント量が増加するに従って(gの,(瓦ひ),(Ed)は一105_すべて増大する。これに対して主効果としては現れなか20□水浸紙抗指数18・79ったが,(1∼∫),(Rα),(T∫)はセメント量の増加に従っ睡湿潤乾燥抵抗指数騒凍結融解抵抗手融15てその値が減少する傾向にあるo12,31{終 セメント量の増加が(伽),(Eα)を増大させることは107,24当然であるoしかし,乳剤量が増すとそれとの交互作用齢で,セズント量の効果は逆に低減する。その傾向は図一54.2002,図一4に示したとおり概略直線的な関係にあるoこのことからソイルセメントの一軸圧縮強さ,あるいは変形4,293.66 2,88種 添 種 ・添 一養 加 加類 量 類 量 生係数は,他の効果(たとえば耐久性,タワミ性など)を 一 一 セメンi 乳 剤も考慮して,セメン1・あるいは乳剤量を調節することに図一9 耐久性に対する主四子の影饗度より比較的自由に加減することができる。 (卜2水準)(2∼3水華) 220.83 3.6 乎L 斉II 量2G 貌剤量の増加によって強さは低下し,耐久性は向上15 変形係数するQ’すなわわ(伽),(Eα)に.ついては,セメント量爆の効果と逆に製・剤量が増すとそれらの値は低下するが璽仕事量12.ア510(1∼/),(1∼のは反対に増大する。特に乳剤を加えない5場合と比較して,乳剤を加えた場合の耐久性は著しくo6.76 4.97閲”336一 ド }種 添 穫添 種 添 加 加 加 種 添 かo 類 量改善された。一 貌剤量の影響が(Rα)にセメント量との交互作用で峯響『 提讐 図一10∼2水準)に.顕著に.みられ,るoセメント量が増すことタワミ性,ねばり強さに紺する空菌子の影響度加量によって大きく左右されるo隅様にセメン1・の種類によって(Rα)は減少してくるが,乳剤が加えられると(Rのの減少が阻掛され,セメントだけによる欠点が乳剤と量も,ね1まり弓垂8 30によって改善される0 3 3・7養生日数5 この影響がすべての性質に主効梨として現われるのは当然のことであろうが,養生日数の水準闘の差の検定では4βと7日との間に差があるだけで,それ以降の養生碍数間には差が認められなかったo特に(1∼プ),(Rα)に6幅1擬 85意味で重要な閑子・といえる0ク11/ 噸 )P 酬10い<、(セメン1・量8%1の重要性を示していた0oo 3.8 盆三因子の景多響壁度 5 玉D 15製剤添加量(%) 各因子の影響のゴく1きさを図一一8∼図一10に,示したoこ図一llれから次のことがいえ メントの種類と量に Io よって最も大きく影 響される。同様に率L 5乳剤.1驚と曲1ギ弓重さ,タワミ樵の関係1ア.43(1)(σここ),(E)はセ 15さを[狙.箏塔づF一ると㌧・ 1”讐 _ 黛 o〆 20、ついては4属と7日に明りょうな差がみられ,初期養生w 20婆賃 劉 斉・1 セメソi・ 乳 麹セメン1認められたが,これは爾旛の添加量が少ないとき(1奄)Q ,、57ig.43_3「9 曲げ強さと ダワミ性 図一11は,セメント量を…定にして乳剤量を変えた場合の[山げ弓重さおよびタワミ量の変化を示すものであるoこれカ・ら乳剤二墨:がある程渡:増餌14。o「すると一一時強度は\6.941氏’下するが,さら 300一3,98 \/ 剤の種類と量も垂要 0 種 添 種 添 加 加 な因二予といえるo 頻 量 類 量 L._」 一」0200にその量が増すとふたたび強度は増加する傾向にある。岡じ1頃向力三,(2〉 耐久性の懸では セメント 孚1、 斉1 10G 乳剤の添加量とその 図一8 9,、に対する空囚子(びン暖8劾 質が最も重要な因子 の影響度o となるoこの場合特に(1∼α)に対しては乳剤量,(R∫)認められた(図一 5 10 王5乳剤 添加 量 (%) に対しては乳剤の種類と養生i三i数が問題となるo(3) ねばり強さ,あるいはタワミ性の、轄では乎し斉ljの添CBRについても12参艮巌)。一プヲ』タワミ量については図一12 乳剤量と水浸CBRの関係 乳剤量が増すにつ一106一一れて増大していくo 図一13は乳剤量を一定にした場合のセメント量と,曲げ強さおよびタワミ量の関係を示したものであるo筑剤 ニ‡二ll畿ヂ7 このようにクレイタイプの乳剤を添脚することによりソイルセメントのタワミ性は改善することができ,他の添加剤と比較してもその効果は顕著である(図一稿参照)。N¢ −●¥轟 // 、 奄!! _4,あとがき \一・隅 惚∠’ 30窪_6黛54訊4 ¥ z 室 ぎぐ・∠ き 以上の結果次のことがいえるo 蕩〔、 ,.,{、判(1) 貌剤の添加は、,その量によってはソイルセメント 、。一 一20 の強度を低下させないで,タワミ性,耐久性をかなり ヨ欄 [攻善することができるoD(2)乳剤量とセメン1・量の交互作用は,強さやタワミ10航2一 性あるいは耐久性に紺し大きな影響をおよぼす。71”/(3)強さ,変形係数ともセメント量あるいは雅剤量を/ 加減することで比較的自由に調節できる。 0 4 8 12(4)土の種類および禽水比によっては,効果的な職剤 セメント添加量(%) 図一13 セメソト量と1撫げ強さタワミ性の関係 の種類が変わってくるoを10劣添加したものと,まったく加えないものとは強さ(5〉 セメントの種妻籔をよポノレトヲンドセメントカミ全材ζ白勺の、点でほとんど差はないが,タワミ量では大きな差が にすぐれているが,強さの、点で問題がなければ,高炉生,ずる。 セメントの方がタワミ性の、点で良好な結果が得られよ )o創 以上まだ多くの問題点はあるもののクレイタイプの特殊乳剤を利用してソイルセメントの性質改良について,ある程度の成果が得られることがわかった。2.02 一 皿㎜㎜一一『}t73−L2卜㎜一齢ぐゴもつ特質を利用して,より多くの応用面の開発に関するQ96058皿0 5% 1G% クレイタイプ 就 剤 今{麦とも,乎L斉11自身の1生質改良と同時留こ, この乎L御1の01%02ρひ080、7 05%第 4 級 1ノグ篇ンァンモニウム箆硫を続騰つもりで薩ざ、あ 実験に当って協力された日本大学理工学部交通工’学:科舗装材料硯究室の諸兄に深謝の意を表するo図一14 各’種源1加1斉llと・1士謎奮量(で也 の添加剤との比較)_.107一 | ||||
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タイトル | 関東ロームの生石灰による安定処理の可能性について | ||||
著者 | 松田応作・工藤矩弘・土屋喜代雄・槻山興一・綿貫輝彦 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 109〜114 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21197 |
内容 | 表示 関東凱一ムの生石灰による安定処理の可能性について松 田応作*工 藤矩弘**土 屋 喜代雄**槻 幽興_**綿 貫輝彦**加水ハロイサイ ト約2596,他はア招フェンおよび少量.の1, まえがき岩石珪(石英,角セン石など)を約7596含むことがわ 消石灰による軟弱土壌の安定処理は諸外國で広く行なかった。X線圓折図を図一1に,示差熱分析図を図一2われわが園では三和土、としてその歴史は古いoしかしわに氷すO CaO成分としては純度CaOが90%以上,88が国に存窃する火1、ll灰性の商含水比粕性土に対一する処理μフルイ残分カミ396以1ζの生ヒ石1グζを用し・たQ土試壕銚の効果は消石灰よりむしろ生石灰の方がその脱水,どの初期効果の、熱で胸効であるo鞍噺らは生,石灰による110℃乾燥璽量に対してCaO成分が重蚤比で20,30,40,および50%となるようにハカリ取りし,また含水関棄ローム安定処理の可能」生を含水比の経時憂化,生石’比も120%および/50%となるように‘巳・要量のガくをカロ灰混入獄と強度発現の関係,添加したCaO成分の化学え十分に混合したのち,4cmx4Cm×賂cmの∬SR的挙動および反応生成物の囲定などの測定をする噛で険5201の七メントモルダル用型ワクで強度試験用供試体を俘戌した。この供試体の養生は相対1甜斐:90%以上,討し安葦薫処理に対する基礎i約資料を郵塾たo漏度20±1。Cの恒灘恒湿ロ1ユで所定材令行ない安定処理試2. 試料の調製および実験方法料を1乍成した。強度試験は上記供試{4⊆をセメントの強度 本実験に使用された罵束慨一ムは.,いわゆる新期博一と同様に月三縮試験を行なったものでホ)るo含水比の測定ム1)(武蔵野群一ム厨)1こ葦藍1し,その化学分析結果を表は試料こヒを5mm以下に討まぐしたものに対し,同様に,一1に,,構成鉱物の測1走をX線圓折で行なったところ,10,20,30%生石灰を混入し,畏く況食したのち水分の自然蒸発を防ぐためポリエチレン袋中に保存し,材令30 表一1 試料原土の化学分析傭付綱1!9・L・ss「Si・貸IA12・=4FeΩ・3iC歌・IMg・1恥ta1分,3時問,71三iに,て1io℃グ)炉乾燥によってlllIl定した三。35い3達い1613・中3・1いrl・8199。注=付濤水分は自然二1二を110Cで乾燥した場命の1匹荒量(96)を示す。ものである。また反応生成物の同定にはおもに粉末によるX線闘折,必要に応じて電子顕微鏡に.よる形態観察,および示差熱分析を行なつた。添,騙したCaO成分の挙動については,おも1徽fヒ学分析による遊離CaO成分のQ,(石茶〉分析,交換1生カルシウムイオンの測定などに』より判断し)たo5、 輿験結果 2G 30 40、.一一2θ。CuK燦王0図一1原ニヒ(fl発試料)のX線匡鮒斤図 31 含水比の経時変化 関東ロームは周知のように自然含水比が100∼180%iかに多くの含水量を排っているoこれは関東群一ム特有の骨格構造に由ジ長するものであって,この構造はくり返li li I∼ ーと雷うような澗奮水比の止であり,最適含水比よりもほ ll 2⊃0300 400 I Iし荷重によって容易に破壊され,その中に含まれている l水の自E屠ヒを起こしニヒ、を彰ζ弱1七し,重1幾械のニヒエ1乍業を l80」9GO 工00UκD研 πO Rρ^ Qへ0 1000500 009困難にしているoこのような不良土を,より有効な土、木(℃)材料として利用するには,最も商効な方法としては欝然園一2原土(1.1.蹉試料)の示箆熱分析図 .ノし州工業 1多:i所串「卜 小野…ヨセメンi・1朱ま匙会陸・所貝含水比を低下させ機械」二、ヱのできるトラフィカビリティを十分に1確保するように』土を改良することであるo本実験においては生石灰を関東#一ムに混入し,生石灰の消_109_反応、生成物の問定を粉末X線回折から行なった。同定し110た結果を表一一2に示す。確認された反略、生成薯勿は加水ゲlooーレナイ】・2),アルミン酸カルシウム水和物3)・4)および打3零ケイ酸カルシウム水和物5)であったo他に1みられた鉱物go相として未反応残存加水ハロイサイト,水酸化カルシウム嚇80および炭酸カルシウムであるoただし衰一2では,測定 魔麟一旨70されたおのおのの反応生成物の量は各試料での増減関係を+印の数で示すものである。残存する加水ハ胃イサイ《06i5ト成分は生石灰混入量が20弩』で水量120%および150%とした場含4週材令まで認められた。しかし生,石灰30 3 7i二 珪時 問 (6) 〉%,水蚤150%でも2週材令まで存荘する。加水ハ質イ (、主)aじICa曜入量槻サイトの消失過程はまず(oo!)面(20。瓢10。∼8。)が漸減するが(駄)面(20。=19.5。∼2L5。)は4週材令でも 図一3 石灰処理による含水比の変化化反応,発熱にもとづく脱水効果を検討した。実際にはまだ存喪しているo換書すれば加水ハ旗イサイトを生石この絶に吸着または毛細管作用による脱水があるが,こ灰で処理した場合始め加本ハ官イサイト構造6)の層間でこではこの効果は測定の対象となっていないo試験結果の反応が起こるので(ooJ)方向の構造が崩壊すると蕎えを図一3に示す。る。しかし(hk)薦なる網面上の構造は反応促進に寄与 3・2 X線回折による関東q一ムと生石灰との反応生成するCaO成分が使用されてしま5ので残存したと言える。このことは蓑一2での加水ハ質イサイト残存量はほ 物の同定 生石灰処理した成形供試体を所定材令養生したのち,とんど変化しないが(00♂)面および(姓k〉面からみた 表一2 成形供試体のX線回折による携成鉱物の岡定場合初期材令(1∼2・遅1闘)では主に潮聞でのCaOと試料材令 未反礁加 水酸化カ水ハ慣イ ルシウム(週)120∼201234Caサイ}(OH)2炭酸カルシウムCaCO3十十十十十牽∼十十十牽十率十十十十十十十十十十十 十∼40二20∼50曜50∼20玉50∼30150∼40150∼50341牽十つ十34123十十十十÷十十十十十十十十÷十十占十司十十十十十十十十十十牽材令ではともにX線的に,は減少した。150%水鑛.では2十十・←十生成した炭酸カルシウムが減少するという意味は,X線 十十十十十→ト十十十十十十十十十 十牽十十4週以後)ではケイ酸カルシウム水科物の生成によるたンめ相対的に炭酸カルシウム量が減少してゆく効果と,ケ十十十十十 十 十十 十十十十十十十十十→一十牽十十 十イ酸カルシウム水和物が結鼎性炭酸カルシウムを覆う5)ことが原圏であるo水酸化カルシウムの存在については[水量120%,CaO成分添加量が50%および40%に限十十十十十 十 十十十十十十十牽十十十十十十十十4 十÷ 十十十十1十十十十十34ち初期材令(王∼2週〉では加水ゲーレナイトおよびア十2ワ回折に基づく測定であるので次のように考えるoすなわ・ルミン酸カルシウム水和物の生成そし「て後期材令(3∼!3週材令まででともに大.きな減少がみられ, 2∼3週材令・で増加し,3∼4週材令では50%および40%は一定値となるが20弩および30%Pでは再び減少したoいったん十÷}十 十十ワ4十 十十十÷率十十十十王3 十十十牽30%と20%添加試料では3週材令までは伸びたが4週十 十十十加し,2∼4週材令ではともに,一・定f直を示したoしかし十十十十 十 十十4CaO添加量が50弩および40%では1∼2週材令で増1十十2ても(h玉()薩1が残存しているという加水ハ質イサでi・の・構造特性が生石灰処理の反応性を大ぎく影響している。炭酸カルシウムの挙動については,水量120%では,十十一←十301炭酸化アカ11水ゲ陣 アルミン酸 ルミン酸カルシウムカルシウレナイト水海物ム水和物十十12σ三20の反応が進みX線回折からも(oo∼)類の反射が消失し反 応 生 髭∼こ 辱勿 十 十 十十十十 十十 十 牽十十十十十十十十÷十十牽噺十 十十十十十関係を述べる。加水ゲーレナイトでは水量に関係なく3週閥材令まで増加した。しかし4週材令では水量120%,イー注:試料で120および150は水量(%), 20,30,魂0および50は CaO含携彙(%)を示す。って確i認されたがともに2∼3週材令で完全に渚失した。次に反応生成物につき水量別にみた場合の材令とのCaO40%および50%で顕著な減少が認められた。この傾向は水量150%ではみられずほぼ一定纏となった。一110一増加する程度は水量王20%では2週から3週に:かけ,またガく量王50%でをよ王週力、ら2週をこカ、レナ大瞬蚕なナ蛍力翔カミみら //れ水量が反応速度を大きく影響していること力寮予愁、されたoアルミン酸カルシウム水和物については,水量120%では1週材令でCaO30%混入した場合のみ大きな生成が認められた以外は加水ゲーレナイトの場合と同様に/>,1砥3週材令蓑で顯調な増加があり,以後4週材令になると﹁0 デゆ減少した。炭酸化アルミン酸カルシウム水和物は水量に2G闘係なく30%CaO添加試料までは全く存在はみられな.!≦◇かったが,CaO40%以、ヒの添加では水量120%の場合刺令、および添加CaO量の増加とともに多くなってゆくが水量150%では2週材令まで増蘭し,以後4週になる、 ■ら ! !1/操にしたカミいほぼ一定f直を示した。ケイ酸カルシウム水和 ノ ノ「! ^一 一〆妻!x物の同定では,炭酸カルシウムの匝1折線と一致するので電子顕微鏡観察と示差熱分析とをあわせなカ&ら検討した。ケイ酸カルシウム水湘物はその反応期間が4週以上 2り 30 4(} 50で普通生成することが確められている事5)を考えるとこ一一・一一C曇O 、琵 .λ、 量 (』閲、〕〉のx線剛驚謙でも炭酸カルシウムの回折線が3週∼4図一5 交換1跳CaO成分の変化週材令に.なるにしたがいその幅を広げてゆくことや,回折線の強度が低下してゆくことからもケイ酸カルシウム ./×水和物の生成および増加が推定されるo以上の窟性的な観矯裸を得たが次に述べる分析結果と対比させれば非常に興味深い0 3.3関東ロームを生石灰で処理した場合のC庶0成 分の挙動 添加したCaO成分は関東醤一ムと化学的な反応を行なってそれぞれ結合程度の異なった状態で存在することが予想される。まず第一に%えられる効果は塩基i猷換7)であり,これは一般に紬士類に.塩類の水溶液を加えたときイオンを吸収し,同時に粘土に,扱収されていたイオンの当董童を箔疫中に.放1墾するイヒ盤罫変化を示すことであるoこ』の場合粕土表面に吸藩して存在する陽イオンの解離度順 畳,一。働椥られているので本報告ではこの塩蟹換で鰭さ才硫カルシウムイオソをさらに・ミリウムイオンで交換しEぴ 2運 P T 1 て隊 1『諺 CaO 』毘 ,λ 量 l弩) 図一6 團相中のCaO醸分の変化た時をもって交換性カルシウムイオンを測定した。次に考えられる効果としてはCaO成分が反応生成物の固絹成分として存鷹することである。この成分の測竃は次の操作によった。すなわち添加したC訊0成分の金量から艦量遊離水酸化カルシウムおよび塩茶交換による成分を差し引いて求めたQ結果として遊離水酸化カルシウムを図一!の 八 の図一4 成形供試体中の遊熟1庭CaO成分4に,塩基交換性CaO成分を図一5に,固相成分としてのCaOを図一6に示す。 3、3。1 遊雌水酸化カルシウムの変化一411一//水量120%およOq50%ではともに30%以下の混入量では遊離水酸化カルシウムは存在せず逆に40弩から50%の場合は混入量カミ多くなるにしたがい存イE圭推も増マ60一。・一水量112G%,アB65G一一輔一一水量i路o%,アδ一・×一’l Fl 28Bl一一K}一一・ ずF IF 91日;沼令扁廟騨×一扁需 1[ ρ 28日;加した。40%混入ではi∼2週材令で水量に関係なく2課40∼4%存在したがそれ以後の材令ではほとんど認められ輿30なくなる。また50%混入では水量iこよる差が生じ・ 1出一一一〇一一一 F’ μ g1ヨ ;∠づ◇“.∼2週材令で醐嚇i50%}Cは8∼!0%,水i瀞20%では5∼8%の存在を示したが,3∼4週ではともに減少して3∼5%の範囲にとどまったoこの結梨から材令4週までは50%CaO添加ではll勺5%が過剰として存在C50するが,40%の場合3誕週の糊三でほとんど反応に使わ測託締鍵れるっ30%以下・)混入では検言仲である。ノ、 黛 (弩 図一7 成形供試体の圧縮強さ一泊0 混入量一水比の関係般に,強1愛は水ま読カミ少ザよい場合ゴぐきくなっマいるoしたカミ3.3.2塩、基交換性CaO成分の変1と 石灰処理をしない関東群一ムの交換性CaO成分8)の測定紬果は図一5で一一点鎖線で示すように約1王%である。すなわち関伽弘のかレ弟ンムイオンの交換容量を酸化物に換算したf直であるo図一5から注区されろこって強度発現を得るためには生櫛火の混入量は40%近くが最適混入1量と考えられる。またこの結果は.ヒ述した3、3、3項における閲1棚;1に賦定されるCaOが40%』で最大値を示すこととよくけ合するものであるoとは水量に関係なく材令の増加に伴い交換性CaO成分4. 実験結果の考察は減少してゆく。そして3∼4週材令ではio%以下,すなわち関東ロームのCaO交換容鐙以下を示したことである。CaOの混入蚤が多くなると一細咬換性CaO成分も増加し,この関係を保った;状態で材令に.応じて変化している。初期材令ではでオンll『!ll期深とともにヵルシウ,ムイオンの土粒子による吸着,収着効果といったいわゆる物理的な作用が塩芽護i交換の化学酌効果を王回っていると語える0 4・1 含7k比の低下とC&0の挙動 CaO処理にょり食水比を低下させる主要な要閣としてCaOの消化による化学的に水を固芝させる化学反応,およびこの際生ずる発禦1による茗蕉発の刻ワ果カミ考』えられるoすなわちC段0十H呈0一静Ca(OH2十15.6kcalノモルなる関係に.より,そして生、石灰の脱水作用は関東群一・ム中に含まれる水分を混入した生、石灰重量の約32%相当を吸収し消石灰の生成を行ない,同時に多量の発熱を伴 3.3.3圃相CaO成分の変化 一般に水量に関係なく材令の増加に伴い闘相中に.置晦竺されるCaO成分は増加しているo混入量と水墨識は材令に伴い特徴il内なi変イヒがみられた。まず71く鍛12096ではほぼ薩線酌な変化を2週間材令まで示し,圃相中のCaO成分は増加してゆくが,CaO混入量が30%になると・うものであるoしたがって初期含水比砂o弩の土、に生石灰α!o%混入した場含の理論的な倉水比罪%は 駅%〉一(畿震.書翁)×…なる関{系力訴尋られるoこの関係は生石灰力葺肖石灰に』なるいわゆる化学的効果のみを考えた場合である・さらに発CaOの固定量は3週[湖材令』で蝦大に達し40%混入では4週材令・でもさら)に増加する傾向を示したoまた50%混入,では,材令が3週以後になると40%混禽にくらべてその園定量の増加割含は低下して一応最大鰺を示すo熱効果を考えた場念土に含まれる水が100。Cで,その状態を変える潜熱を1濁』子とすると次式が得られるo w(%)一(編lll舞)×1・・この傾向は水量が150%ではさらに顕著にみられた・すこの2つの場合の効果を別々に理論含水比としてαψになわち混入量が40%で各材令を通じてそれぞれ國定量対応、した結果を図一3に示し.たゐ そして本試験隔でαψをは蝦ゴくを示し,50弩混入では30弩と40%の閲定量のそれぞれ10,20,30%とした場合,30分経過で含水比範囲内にあることを示している0の抵下はほとんど理論含水比まで低下し,その鰺はそれ 3,4 生贋灰 混入量と成形供試体の強度試験ぞれ23%1,30%,43%を示したoここで生石1果の?肖化 生石灰混入割含に射する各材令別の強度を図一7に示反応に.より生成した水酸化カルシヰムの挙動と含水比がす。この結果からは,材令初期ではCaO混入量が20%30分以後でほぽ一定値を示した結果について若午考察付近に強度発現の最大値がみられ長期になるにしたがいし.てみるo図一8に示す最缶梁々よi巽1蘇ミロームとCaOとを混入量の多い方へ移行し,その混入量は40%伺近を示ベース1・状で麿定期間反応させた場含の國相のCaO成し,水量120%では52k9/cm2の強度が得られた〇一分を測定したものであるoこの結聚からCaO成分の固一112一る。石灰処理をしない自然状熊.の関鎌,ローム試料の塩基交換容銀.を基にして考えると2週材令までは交換性カル.γロフニソ鋸20シウムイオンの他に土粒子に物輩経的な1乍用で吸着された0CaO成分が存在する。3週材令以後は交換性カルシウム原土(出発試糾1イオンのみカ∼交1奥裟畢蚤:より/」・さいイ直で存茎Eづ陣る。土との需10オ酵パロイサ引㌧0反応に寄ケするCaO成分は初め物埋的な吸着により,{喫照さらにCaO濃度の高い方が多く固定され1週材令以内3 王2三ヨで最大に達し,そして化学的な反応から反応生成物を生3日成し, この反応、は吸着され≠こCaO成分が使月4さ才Lると一時 置一霞えるo↓ツ、後1又1巻生成物が増加することは吸着CaO成 図一8CaO飽和溶液中でのCaO【露1定量定は、ほぽ3時闘で終了したことは,含水三七低下ヵミ30分でほぽ系冬了し水酸イヒカルシウムカ言完全に生戒し以後の口寺澗経過ではほとんど固相に固定されていることを予想させる。一般に含水比が/20%前後を示す関東ロームでは自然含水比から大気中で乾燥させて10%程度低下させた」易合多鉗還1めによる一・Il噛月三系宿弓虫1変カミ糸勺2f音甥登力liすると“蕎’われているΩ)・ しかし日本のよラな多雨多湿の気膜条件下ではとくにプ、.蒙のニヒを対象とづ謄る3易合このような気乾による含水比の低下は困難であるoしかるに麟然含水比を10%程度1氏下させ隣1東ロームを取り扱いやすい材一料として利用する場合生石灰1’こよる脱水力法はきわめて有用である0 4、2 強度におよぽすCaO混入量と水比について 水量が120%と150%とで1ま強度発現について水量120%の方が火きいことは1セメントモルタルでみられるような水一セメント比において一般に水量が少ないほどその弓螢1斐の多義彗孟力∼良し・と㌧・う1鑑15灸法貝i暫こ乙踏整一ずるものとみられるoしかし混入墨と強度の関係は水量に関係なく岡じ傾向し,15096水鐵では水の効果が大きいので強度は小さくでるものと考えて良いQ次に・i蚕11橋r!聾に・含・まれるCaO成分は化学反1芯1・こ.より生成した反応生成繧勿中に存荘する量を示す結果として扱われるのでこの固相CaO成分の変’化力・ら次のように慕霞弄命さオ駕るoづ層なオラち120%水量では反応期闘が初期(1∼2週)ではCaO混入量、分が反応生成物に使わ二1τること,および初期で生成した方li水ゲーレナイト,アルミン震綾カノレシウム水和物の崩壊により放緻されるCaO成分をケイ酸カルシウム水和物の生.成に{吏うた1めと考えられるo遊離水酸化カルシウム成分は40%混入では4逓材令までで完全に閲相の反応に使用されたと覆えるoまた50%混入では5∼4%残存づ謄ることカ・らニヒ,との及IF藤に縛」樋乗畦と議』える030%1ジ、下の混入では強度発現に関する4製りでは不足と霞えるo いままで報告されているカルシウムイオンの塩、塞交換による粘ニヒの物」塁1杓,イヒ学的謙1・i生質の変イヒは暑告土粒子を主にカルシウムイオンによって電気的に中和するために,土粒子の外側に陽イオンが吸着されているものであり,これはカルシウムイオンが塩化カルシ1「ンムのような溶解度の大きい場・禽に限られている○本実験ではカルシウムイオンは,生石1火を消石1天にしブこもので浅)るので1容解度もきわめて小さく,さらにその反臨形態もイオン交換,物理的な墾及着,さらに化学反応も確認されたことから明らカ・に鵬基交換に.よる物1生の変イヒとは本質1約に異なるもので歯)るo褻た本実験は理憩lllくrな混合とその他の物理的な要因を排除するために加水して120,150%と均一化したものであるが以」二の結果から類推すれば原土に対する生石灰の効果も岡様と考えて良いσただし原土,の場合には混合の均一・1生が若干劣るので処理士、、内部の生、成物も均一性を欠くことは否定できないだろう。が多くなるにしたがいその反1応生成4勿も多く生成し,35、総 括∼4週になると反応生成物の生成率は混入墨30∼40%付近で最大となり逆に50%添加で小さくな:る。さらに.1・ 石灰処理した関東群一ムの含水比の低下は処理後約水量150%ではこの傾向が顕著になっているoすなわち 30分で理論含’水三七までf氏下し,これ以後の経時ではほCaO混入量が40%で最適であることは材令とともに及 ほ一定偉となった・そして含水比の低下は生石灰が消応生成物が増加することで書)り,明らかに強度は反応生 石灰になる作用と,この時に生、ずる発熱に.よるための成弓勿によると語えるoこの反応生成物は初期(1∼2週) 水の鶉蒸発に,よることカミ主、な原1颯で友)るQではアルミン酸カルシウム水不rl物および方1切くゲ・㎜レナイ2、 石灰処理した関東群一ムの硬化現象の理由は反応生トの生成に1よるものであり後期 (3∼4遍)ではこれら 成物の増加と蟹接な関連があった。確認された反応生水和物が減少してゆくので新たに生成してくるケイ酸カ 成彗勿は,初期では.アルミン酸カルシウム水和物,およルシウム水禾rl物によるといえるQこのような反応に寄与 び加水ゲーレナイト,後期ではケイ酸カルシウム水和するCaO成分の挙動とその混入量の関係は主にカルシ 物であった0ゥムイオンの塩基交換性から険討すると次のよ5にな3. この硬化現象が最も良い結果を示した生、石灰混入量_113一 は40%であったoこの場含は反応生成物が他の混入 量と較べ最も多く,強度発現は反応生成物の生成量と ほぽ比例関{系にある04・添加したCaO成分は初め吸「着,膓基交換などの作 Monograph43,U.S.Department of Commer− ce.3)F,G.Butter,LS.Dent,G王asser and H.F.W。 Taylor,J.Am.Cera.Soc.,42,121(1959)4) 獄,T.Car王son,H.A.Berma:1,」.Res、Na仁Bur。 用により土粒子に一定量固定され,後に化学反応を起 Stand,, 64A, 333 (1960) こしてすべて反応生成物の生成に使用される05) 二1二藤短弘・槻山興一・醗部好延=Gypsum&Li一5, 以上より関葉惚一ムを生石灰にて安建処理が可能で あるとの結論に達したo2〉6)G、W.Brindley and M.Nakallaya,」,Am,Cera. Soc., 42, 314 (1959)7) たとえば, J.LE段des and R.E、Gr三m, Righ−参考文献1〉 三ne No, 84, 12−19 (1966) YVay Researc圭l Board BuiL, 262, 51−63(1960)倉林証郎・出麗龍雄:地質雑,66,568−593(1960)8) R、CMac至(enz1e,Co玉10id Scl、,6,219−222,H.zllr Strassen, Chem呈stry of Cement, Pro『 (195王〉ceed玉ngs of the 4th 互nternational Symposium,Washington,244,1960,Bureau of Standards一・・114一9) たとえば, “1娼一東ローム”関巣胃一ム研究グノレ・一 プ著,築地11礁{(1965〉 | ||||
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タイトル | 生石灰処理土の諸性質(その1)-関東ロームの強度特性ならびにコンシステンシー- | ||||
著者 | 松田応作・工藤矩弘・下田正雄・高橋秀雄 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 115〜118 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21198 |
内容 | 表示 生石灰処理土の諸性質(その1)一関東官一ムの強度特性ならびにコンシステンシー一松田応作*工藤矩弘**下田正雄**橋秀雄**岡方法はφ5×10Cmのモールドを用いて最大粒径5mm壌. まえがきの生石灰処理土の試料を静的に締固める力渋をとった0 生石灰に.よる軟弱土壌改良の実績は外圃に.おいても次 2.2 {共試言弍矛斗第に増火しつつあり且)・2),3)・5〉,8〉,9),三〇),その経済1生,菊 (1) 試料土は東名高速道路建設予定地lli崎南平地区効1生の上からも今後の土質改良材料の中心となるものとの関東群一ムを用い,生石灰との混合を均一にするため考えられるo生石灰の効果は,脱水,発熱などの速効的手によってほぐし5mmのフルイを通過するものを試験1乍用と葦循士鉱物との反荊藤に基’づく遅効自勺作用に分けられ、に供した。なお,化学分析結果を表一1に示す。るが,後潜に関しては消石灰とほぽ隣様の挙動を示すの 表一1 関棄瓢一ムの化学分析結果で過去の実績…),2)蕩5)ならびに報文6)・7)・u)・13〉も多い。本報告では,先の題目「関東ロームの生石灰による安定処理の可能性に.ついて」において関策ローム安定処理の箆水臨ssEs三・2再三鳥・皐、Fe2・3iCa・iMg・IT・tali霧機璽㌘ 1 力li水ハ醤関三l/1。。。1a7459 2731王、51305 1 ,イサィト99.20、05 24%可能性が確認できたので,生石灰処理土の諸性質をシ州リーズに,報告する。まず今回は関東膨一ム生石灰処理土 (2) 生石灰をまノ」、攣予1遡セメント⇔菊雀薯生ヒ石灰微老分(88μの強度特性ならぴに讐ンシステンシーの変化を検討し残3%以下)を使用した。報告する。 2、3試験条件 □りロ髭 (1) 盈石灰混入量は関東頃一ム乾燥土重量彰こ対して2. 関東q一ム生石灰処理土の強度特性0,5,玉G,15および20%とした。 石灰混入関東ロームの強度特性は奄泉11),慰子13〉らによって十分検討されているoすなわち有衆らは消石灰のみでの安定処理効果は不十分として消石灰一石質ウ系 (2) 成形前の養生は,生石灰を闘東醤一ムに混入後ボリ袋中で20。Cにて24時・閥養生したo (3) 試料戒形方法は・生石灰処理土の一定蝋:(140冨)による処理材料を提案し,また実際にも試験施工を行なを,φ5×10cmのモールドに詰め,加圧成形しφ5×5っている瑚。一方,宮子によれば,消石灰+砂の混入にCmの供試体とする。この際の成形駈力は、,生石灰混入よる関東に一ムの処理を検討しているoしかし,これら量の増大とともに二大きくな:るoなお,一i融圧縮試験は,はいずれも消石灰使用のため,いわゆる速効的効果が期理論巨臼には供試体の高さカミ直径の2f音以上でなければな待できず,高含水比の粘性土と処理材料との混合が十分に.は達成できない点が実際施工上.に予期の効果を得られらないカ∼,本試験はi直f蚤5Cm,高さ5Cmであるので,純粋の意味におレナる一1齢雇三縮試験とはいいがたいoしカ・ない結果になっていると,轡われるoし,関東綜一ムのよ5な筒含水比軸性土の成形では,均 しかるに,生1石灰使用においては,初期,瞬聞的に土一な静加圧の方法としては適当なものがなくこの方法をの含水比低下をきたし,混合,破砕を容易とならしめるとったものである。点,消石灰とは大きな差異を示すものである。ここでは (4) 試験材令は,成形直後1,3,7,28,91日,6材令6カ月までの強度発現を中心に,関東慨一ム生石灰カ月材令に.ついて強度試験を試みた。処理±.の窒内試験縮果を検討した0 (5) 供試体成形後の養生は,20℃相対湿度90%以 2・1試験方法上の湿空箱中にて行な・った0 試験方法は,±質工学会∬S原案「締圃めて作る安定 2・4 試験結果ならび1こ検討処理±の締固めおよび一軸圧縮試験方法12)」中,試料作製方法2に準ずる方法によった。すなわち,供試体の成形 ’ド 九州工、叢技一術、躍験所 林 !卦野1日セメン1摺卜央轟1墾究所●所貫 試遜灸糸吉i果を 表一2, 図一1 ンこテ蓉づ陶o (1) 表一2,図一1によると生石灰混入量10%以下では十分な強度発現を示さないが,15%,20%の生石灰混入量によって強度の増進が著しくなることを認めたo一115_表一2生石灰混入関東・一ムの強度試験結果3・2試験方法JISA1205,JISA1206に準ずる。材『(%)05 俵1015(k9〆Cm艶)12005水獲縦〔錘‘1F3ご117‘中8塑〔!睡i三〇〇1520(%) 表一3 生石灰混入関聚ロームのコンシ茅 テソシー試験締果111111甥階賭I lll器1: (我)857S488畦8i8488468、15_o(騒!Cm3)20 }1器1影郷1、嬬llllじll)15試験結果を表一3,図一2に示す。燃鵬講1謝11翻鴨1O 度33 試験結果ならびに1検討O93 。90il)7817(li220隣li講囎湧濡ll慧ll10ユi二〔)9g生鷺ll州事・vる肺 1 /P(駕)1・郡llil翫鶴劃1・滴lll140 141 14王 1・10 1「40 圭43 1「381421・10140い41140王・1313S1・40140142i14114圭王・13三3S.⊆霊≧.㎜…、」_、__.鰯⊇__0 _5 1王5010 三1圭7556 59415 103020 1040750 280833 207500 −800 3三71‘!.(b)生蒼灰/乾嚇一f二3¢ (9イ) 一二FO l. 、_E05_20 『二諾,i /■10揮P(%)429667三〇9「71玉go∫P(%)6685237ア、7716800102315 ニニ畿 /)20罪ん(%)20三〇〇.03072003‘!(C)』 ///./11月flり、/乾1 (9FP(%)0 /・−1/〔一二510E1ジー\/ζ三52D蒔講辞,警一耗託iv1掴1’v∫イ/Pぐ%)鶏三51180}060533623631三〇407王,9 74321102072229868255742ひ(d)・!酌捜第1 図一1 生石灰混入関東ロームの強度試験結果0 (2) 裏一2ンこよると,がζヲ形1集轟式脅薫の含ガく上ヒをま材令911γノ}(%)___一..⊆望iΩ/Pピ%)590540410 r 284430270 1王5し) 1 5605 i 三190 650io 1131)1 720日までは,ほぽ理論簸に,近似であるが,材令6ヵ月におユ5いて生、石灰混入量0,5,10%でも強度ののびが見ら、れ20 、lll別lllるのは,材令91日以後の養生中の供試体の乾燥によるものと考えられるoまた,供試体養生中の湿潤密度は材令91隣まで・は糸勺1.409/cln3とほ1ま一定であるカミ, 材令6ヵ月では,乾燥の影響と、思わオ1、る湿潤密度の低下が (1)表一3,図一2によると,生石灰混入量の備い処理工程,材P令とは無関係に液性i製界 1ダ1、が低下し,塑1生限界罪pは増加し,したがって塑性撫数1pが減少することカミ詫慰めら才Lオこoみられた。 (2) 次に材令28日の試料の試験結果について諸指3、 関東P一ムの瓢ンシステンシー特性数o)検討を行なったところ,表一4、図一3のよ5な結果 糊生士の水の挙動をは握する1手段として,Atterbe−を得たoそれによると,タフネス指数(為〉は,塑性限rg Limitsを求めることが一般に行なわれているo消石界における土のセン断強さの度合いを示す指数といわれ灰混入土のコンシステンシーの報文4)・5)はあるが,ここ1では生石灰処理した1鏑東ロームのAtterberg L三mitsを材令との膜∬系において1則定し,生、石灰Pの有効i生を検認しるが,生石灰混入量の筒い処理■狸賑は高㌧・鱒を示したo (3) 賀ンシステンシー指数(1c)は,粘性土の栂対た0的なかたさを意味する。1c鍾1で粛)る場含には,自然含 3・1供試試料水比が塑性限界に近いか波)るいはそれ域、下ということに 2・で行なった強度試験後の試料を試験に洪し,各材令なり比較的安定な状態、にあることを示している0ごとにAtterberg Limitsを筏Rめたo 1c#0 である」易含ξこをま1藷然、含ガく上ヒカミ¥夜娯三同艮界ンこ近く,一116一id王20!20◎、o\。_。iOOioo81卜 3d。/\1008)80冒6060404040202020o06i)010 2010D 三 石 灰 (弩)生 石 灰 ‘b〉(ε120 29 0 10 20G 10灰 (∫、7)石 (c)蓑一4 生石1天混入関東ロームのコンニス 2ad,・ノ。、、ヤ_。 テソシー試験結果 \WPン丁ノL(%)0580● o w60 L10一WP一←I三5 P40三 石 I双㌔〉20(身)11丹}(%〉(%)115011901130三1301G20560 5go _650 54・1玉・4720 1猛li曽1700 27・1ド7501c3)1ε2)1L4)042 0、5056 0/4082 0工8090 01028‘!.052三2826812三 、一〇21圭)/∫瓢}y』一1恥_.2)∫‘準∫p/1ブ 灘法は 10g三〇40」logLO4 JISAI2053)∫c一.肱ヱ 4)∫〆虻:迂1し 」ISよ入1206 /P 11} にllrLずる20o7d120G (5) Skemptonによると,半占皿i二の皐舌一1生は、20 10 1P 濫liニヒの活性瓢 コμ以下の粕土含有量石 飯 (d)力・ら求められるが,生石1天処理関東μ一ムは縫1粒化r乍用図一2 生石灰混入関束ロームのコンセこより,活{生纏は商くなると二予薩1される。ンステソシー1試彫ミ箭弩募ミ (6) 表一5により,供試関集ロームの乾燥過程にょこのような土をるコンシステンシーの蛮化をみるに生石灰混入関東β一乱せば液状を呈 ・表一5関東・一ムの乾燥過程;こおけるづ髄ることになる3 コソシステンシー試験結果 ∼し, 1ことを赤くし弓虫さヵ曙欝しく低下す(『壽・ね・ヒ)1器lる。表一4によ怨51 ド 1 ’、竜’,一\レ、2,0、90,20%で1c 1し盆三雛121と著しく∫匙環嶽ニカミ安賃老な (4) 液・i生キ旨数(1c〉は,自o028 013039 046050 050王正0 56 5壕0 66 0 3護らずしも減少せず,したがって乞σ篇74・5%までの乾燥過程では∫Pが減少しない場合がある。2σ=74・5%は,T (%〉生石灰混入墨20%の含水比に,ほぽ相当するが,而繍一圭一0、66,1L=0.34と,ほぽ生石灰混入量5%の纏しか得jlS A 12G5状態にばと,ると半ll明した。5 三、) 151圭7 50 67H9 58 61118 55 63ムと異なり,乾燥過程で耽は減少するが障pはかな〉ぐ0011、 JISA1205 JISAi206によるoると生石灰混入量15%で1c=∫C “%).附 (%) (%)10222る可能性のあることを示してい1・ツL 聾1P ∫PJISA/206一2られていないoこれ得生石灰処理により,ただ単に関東に輩ずるロームの含水比を1氏下させるのみならず,土質そのもの図一3 生石灰混入関東即一ムのコを変化させていることを示す1例といえるであろうoンシステンンー試験結果然含水比と塑性限界との差を塑性指数で割ったもので,その鰹が0に近いほど安定していることを示し,生石灰4、結論関東畔一ムの安定処理に生石灰を利用した場合の強度の刻ワ果を表一4より言忍めることができるQ一117一 e,v, Abt, Stra6enbahn.3) Investigation of Quick lime as a Stab玉1玉z玉ng特性およびコンシステンシー特性の検討を行なったが,強度発現は,生石灰混入量15%,20%において151{9/ Materia1(TecヒnicaiReportNo・3−455・Report 5,1962,3)by V.S,Army Eng,Waterways・cm9,25k9/cm2と明らカ}に二言忍められオこo また貿ンシステンシーは生石灰混入量5%で㌔の低下があり,生石灰 Exper1ment Station Co1’ps of Engineers.4)M A,Ja頁and R・D.Walker,“Ef∫ectof Lime, Moisture and Compact三〇n onεしClay So11” Hi−の少量混入でコンシステンシ・一に,影響を与える。しかし,コンシステンシー特性より強度の考察をすると,表一4, 9夏1、vay Research Record, N「α 29, P.三一王2。図一3に見るように,生石灰混入量15%以上では,タ5)J.W.H.Wang,M。Mateos etc.“Compaτ”atlveフネス指数は,2。68≦1ε,認ンシステンシー指数は,0・90 E僅ects of Hydraulic, Calcitic and Dolomat三c≦1σ≦1.21,液憾謡旨数々激,一〇.21≦1L≦≡0.10と著iしく Limes and Cement in Soil Stabilizat三〇n” Hレ刻ワ果カミあり, さきの弓蛮度試懇寅結果と一・i致しているといえ, ghway Research Record.No.29,p.42−54。6)C,Hoetc.‘‘Character1sticso∫LimeRetentionる。さらにこの現象を(1)生石灰と関東,官一ムとの反 by Montmor1110nltlcαays”Highway Resercll応生成物,(2)団粒化作用,(3)イオン置、換,(4) Record,No,29,P.55−69,処理土,水のエネルギー指数(pF)などから考察すると興7) G、R.Glenn etc.“Lime−Clay Milleral Reactlon Products”Highway Rcsearc}玉Record,No.29,り朱ある結果が得られると考一えられるoこれらは目下1検霧寸 p. 7G−82,中であり次報以後に報告する。本試験からは,関東戸一8)W.Brand,A.Bethauser;Baumachine V−tec敷一ムの生石灰によって安定処理するにとくに強度を要求す nikvolほ1,Noほ(1964,1)る場禽の生石灰の混入は15%以上が望まし。い。一・方コンシステンシーの立場からいえば5%以上でもかなりの効果が期待できる。以上の2特1生より,関東ロームの生石灰による安建処理は漁効であることを認めたo9〉 V,Kuonen;Stτa島enbau−Technik H.6163.10〉 R。BauR Frey,R.BauR Bucher l Stra嬉enbaしト Techn三k Nv,17ま63.11) 窟聖泉 轟他:アロフェン質粒土の消石灰一石コウ によるイヒ学白勺安定プ,法をこ関”す聯る掃F多監(1)一(6) 土木研究所報告,12) 土質工学会1土質試験法,参考文献1) American Road Builder7s Assoc量atio臓;Lime Stabilization Coastruction Manual, Technical 宮子:関東・一ムの土質安定,道路建談〔170〕3613) (1962)14) 有泉 畠f也:1鮒東ロームの石1天一石コウ系1こよる Bulletin,No.243(1962)2)DieBodenvelfestigungm玉tKalk(1962/63) 土質安燈現場試験に.ついて,土’木技術資料VoL Bllndesve−bapd der Deutschen Kalk−industrie一118一 5,No.3,p.108−119. | ||||
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タイトル | 生石灰による土性改良試験について(中間報告) | ||||
著者 | 石田宏 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 119〜122 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21199 |
内容 | 表示 生石灰による土性改良試験について(中間報告)宏*田石 、¢1. まえがき 、¥齢お比重浅2ア5L L漏85、G 践. 高含水比粘性土の機械化土工では, トラフカビジティ 琶P L藁522 .肉・・蕊一の確保と,盛±施コニ管理が問題に,なるが,これは奮水 9P l=38.2 く/ 、 『ψ 唱…0比を低下させることによって解決できる。したがって高 ト土質祐土食水比粘性土に生石灰を混入して強綱的に含水比をさげ 瞑ること,および生石灰と土中の水と化合してできた消石 {蓉灰を粘土鉱物(たとえばアロヘン)と化合させ土性を改 嚢良することを目的としたものである。(図一1参照)。0、9含水比の低下急速反応化学反応による含水此の低下÷反応熱による含水比の低下 \ 、\ ②一・〔1一第二璽 μ \ \b ③一x一第三護 r cao十H20鵡ca(oH〉2十王5.11<cal/mo1 盤,石灰 土中の水 消石灰 反応熱 ④一イ>一第翅鋸 ’1 40 50 60 70 8き !n}ρ 色 本 比 w (%〉i』燃蓑嚇離一i磁11ζ1掘 図一2岩手・一ムにおけるγゲの曲線土特有のγα一2〃麹線をもつこと,すなわち乾燥過程に 図一1よって突國め試験をした場合に,最適禽水比の存往があき 試験は高含水比糧性土の一種である岩手群一ムについて行なったもので内容は下記の二つにわかれているo (1)岩手群一ムに生石灰を混入した場合の含水比の低下,および土性の変化を求めるための室内試験。 (2) 現易施工についての基礎資料を求めるための現揚試験。 現場試験は生石灰パイル工法と生石灰散布工法について検討したものであるo 生石灰パイル工法は土取り予定地に齎要の径,間隔,らかでないo また岩手ロームは多量のア騨ヘンを禽有していること.も知られているQ 2・2 試験規生石灰 生石灰のヅく音留分をよ最1プく累立10!nm以下のものを使用したが,室内試験には4.8mmフルイを通過したものを使.用した。表一1は生石灰の粒度を示したものである。 表一1 生,石灰の粒度および深さの孔をあけ,その中に生石灰を充てんして地支o以上、 mm10∼48山の含水、比を抵下させるものである。4、8∼2020∼0,074 生石灰散布混合工法は,掘削した盛土材料をある厚さ00簸以下5%10354010でまき出してから生石灰を散布し,土と生石灰をよく混5.室内試験合して反応を促進させ含水比を低下させるものである。 34試験方法2.試験材料 試験は生石灰混念直後,3時間後,7日後のおのおの 24盛土試料について倉水量,突固め,コーン支持力,CBR,および 試料は黄かっ色の岩手ワームで,粒度上では砂,シル物理試験を行なったoト分の少ない粘土に分類されるようだが,統一分類法で 突固め試験とコーン支持力の試験はCBR用のモールはMHであるo地由の含・水比は70%から90%の範ドを使用して突固め回数を10回,25回,55圓のおの囲にあり,大部分は80% ぐらいである。試験の結果をおのについて供試体をつくり試験したo國一2にまとめたが,これによれば暑手騨一ムは火凶灰 コーン英持力の試験は断面積3.2cm,先端角30。の・ホ 國鮫盛閥工事局1閉II工、事甑・区長コーンを使胴したo一119一たので含水比の低下のほとんどは生石賦の化学反応によ生石灰の混含率は土の乾燥く重量に.対して1Q%,20%,30%の三種とした。生石灰混含薩後の試験は,混含後たるもので,反応熱による含水比の低下は少ないものと、思だちに試験を行なっても30分ぐらいの時間を必要としわれる。た。3時問後,7日後の試料は,混含後ポリエチレンな 7日後の含水比の低下は化学及応のみによると鰹と,どの容翠に,入れ,ビニールシートで覆った..ヒ,地下室冷反応熱を含む場禽の値との中間の鰹を示しているが,混暗所に1放置養生した0合率カミ30%の場合の含r水比の低下カミ小さい。 この理由 32試験結果として考えられることは,一 度蒸発した水分が反応終了 1) 禽水比の低下について後,また土に吸収されたためと、思われる・一一般に混合率 含水比の測定結果は図一3,麟一6で浅)る。混合直後の大きい場合に,,蒸発をふせぐような方法で試験するとの慷は,混合後水分の蒸発をふせぐような方法で試験しこのようなf頃向を示したou80 φ唖陳V N70ほペ ロロ x x 泊 A …畠.ノ無ミミ誉60巡佃50 \\ \、40 09一’10 20 30 40 生石灰 含串(96)40 50 60 702Q* 、・∼ (9の図一3 生石灰混合率と含水比の低下との関係図一4 生石灰混会土のγボω曲線(理論引鱗値と室、内試験結果との撫較)一一ro \っ一〕\)一1【o…oo女\、融105Lll蔓 40.ン1 20‘{_』1向監 o } !!〆田0951論》づ βu 60皿一レメ二Q lo010’O、1 3 1682555!02555102P55102けD 1ゼ1 『携 lt丹1満 後 看鋭 モ女シ〆一 β /多 ・4「 一⊃ゆ.,ξ 20.メ!産、郷 、、♂ !︽ 0− 30 突 圖 め 9 置久二 .!o羅 40、 20ム,《一島’: .−0,85『と!ooめ図一5 突固め麟数とγ¢,αo,CBR時間との関係にiニl堅出 801!!1〆〆〆〆P淋! !0ー1!6_ 20 O皿二:二記イrミleoκ/ ノ/ζ//壁 ノσ 60’ノノ1!/’4乙〆 ア弓慮 Ioo澤婁oヨo 70 60/・!!一、、”Q85/( 30//﹁\[,ζ30%10%20% 10〆σ 〆σ“.1\o///! 10こ090、ヌ、、\︳一一一一一一7鷺後2D%o%10%0ヴ 10〆o,、」9…、へ奨島脚 答即 置 観 問 1肖鶴 後 後 後 荊 繰雅犠図一一6 生石灰混合圭ヒ,時1鵡,含ガく上ヒ,γ¢,(10,CBR の闘係一120一窪た,滋芭合1白後と 311寺街1一後の含ガく」七グン低下との2盗力三 平 面 匿 ㊧ 曾 愚 爵ラグレ% /4写そ−妻ムム乙、@血ム£㊥ムA△曾ムム高 岩手ローム(非混合土)のみでは図一2を参照すれL∼ .な △ ムレ誰峠。・。愚。。。璽。Q。㊧。c。㊧。。『 2) 爽固め言式琢奥■唱TI》「r)ゴr難1生石灰の化学反応、は,よく混合すれば約30分ぐらいで,その大部分が終了すると老えて.ヒい0断 面 図庶劇︸ 尋まとんどな氏・ことカ・ら今群!1吏月可し.六こ星[1農虻の’i翫廷どを。らつ △1・ポ彗吃丈彙3騒程で一誘七馬灸を淫『ノよった」腸合セまll吃煙欺些ll斐グ)聾こでLカ∼x〉1:で㊧N×λ(勘くx=<愚×1ド×横ばいになり明り、にうなピークを示さないが,密手12o l日目の含水比瓢尼泣置一ムに生石灰を混入した場含(生石灰混含土,〉は」iセ燥§ ㊧\皇.@ 2昭の ・’ 止想次パイル 3距の 厚過程で試験を行なっても,乾燥密度が最火になる、1。[乳があり,非混合土と異なった性質を示した。(図一4参照) 図一ア生石灰パイル配蕉’1図 窪た,生,ヨ蔭灰混’禽土はヲド混合』士よりも乾燥密度:が大き閥il、‘で1で,パイルの径が10Cmと15Cmの2種に.ついてくなっているが,生石灰の混合率にかかわらず比較的類おのおの20本のパイノレを打設し, 31…1間にオったり含水似した曲線を示し,最大乾燥密度,および最適含水比も比の測定を行った。(図一7参照)大差ない。生石’灰の混合率が大きくなれば,乾燥密度を 試験期閥r國よ,雨水などの影響をさけるためにパイル増加させるための突固め洲数も大きくなっている。(図打設区.問はシートで保護したo一5参照)、) 3)物理試験 生石灰打設区間は翌1三1になると地面が20Cmぐらい隆起して多数のクラックが発生するがこのクラックの幅 表一2を参照すれば,比重,粒度,塑1生限界は,ほとは最大4cmぐらいで地中深くまで入っているo一般にんど変化がなく,液牲限界が生石ザくの混入によって小さパイル閥隔が小さくなれば,クラックの数も多くなってくなっているoいるQ 表一2 、土質試験結果一覧表 試験の結果を示す図一8,表一4を参照すれば,含水比 佐 ‘『i 灰 ご1』『 ム甲 一 生石灰混合率iO%,パイルの瞳径時cm,深さ!Omロームのみ2.79798‘18、2316276801531276 ム碍葛畢紡 土2、74.ミ、坐745_轟ワc224石’陳、灰皿o v、パイ’ル50x LF ,幽 冗一 Oo × ム ×血、バxl不、)・ル扁. o\\8 ム 晶 \\楽 \\1\ているグ)は,含水比の飯下のほかに消石灰と粘土鐘、物と’ル ‘轟⊂) ハ\、\『 150l r『 ヱOO 王50瑚 定 {立 置 (cm) 箕冒角¥県上のンll 】定は・、1鳥・蕊7.£いo 混合薗.後の強度の増加は含水、比グ)低『』トによるものであるカミ, 71三貯麦の弦ミ歪斐力∼濃邑合脚、後の強U嗅き。ヒり・もソくきくノよっ、イ§l l逸× Q Q ・持力も大きくなっていること,混合鰹後よりも71三i闇養生したものが大きい強度を示しているo石1灰・\パ・1パム ム1属’ど悲穴、ぐロ60 4) CBRおよびコーン支持力\き鼠泌し,漏・ 幽52、王 生石“1獲の涯議合率力詠瞥力rl”3憎るとともに二CBR, コーン支ム、\N・熱2、75850522382パイルむ’醐騨Gcm2魍〒1・簸1鰹性限界縮聴騨滝30%§生土 質比 重20%10%図一8 二L石灰 パイルによる含水比の測董結果80の化学反応によることも考えられるがまだ鷹認していな 1、 マをダシ厚さヨGcm軋 2、 ノ冑レヒミキサーの量尋い。(図一5,図一6参11、員)・ 磁ト2醤 N\ 3、緋鍋後の腿、 蓑一3は水浸CRRと非水浸CBRとを比較したもの蝦70であるが両霧の藻はほとんどないo60 衰一3 25「測突1劃めの非水漫CBR (71、i後) と水浸 CBRの比較 ヂー一旧一一 C包O(%) 0% 1095 2096 \ 藷県てある ¥ ヤ コハリロドわリドギ >丸 徹応熱 ’・を・奮む)\} i5・ 一一,−彊、乏CBR O50 100 226 2王o 浸CBR G59 105 200 24510 20 3⊃4.現場試験 盗石1レ・ 簿傷)44 生石灰1くイフレコ〔誰去図一9 生石灰混合率と含水比の低Fとの鵠係生石灰パイルは混合率うUO、弩と2)26,こなるような_12工∼(理論詳i鱒貰踊頒鹸・工法との地絞)の低下は,24時間ぐらいでその大部分が終了し,含水比実際に承工法で施工する場禽に降雨がないと予想できたの低下のおよぶ範囲はほとんど生石灰パイルでかこまれならばシーi・を使用せず外気にさらせばさらに念7数比がた部分のみと考えてよいoさカミるはずである0 4・2 生石灰散布二昆合コニシ去蓑㎝4 生石灰パイルによる地山の禽水比の変化10cm15cm 本工法は土と生石灰を十分混含すること,および混含鍵三コ衡灰ノ《ぐノレの轟虹イ盈生石灰 混合率盤ピ蘇灰ペイノレ・し・々賢奪Fl弄第1日含水比の測定第2研第3陽10%60cm(77、3)64,8(72、5)68,420弩40cm(65、3)55、4(659)59.6(766)60.8iO9640cm(7!.8)55.420弩後は少なくとも1時間ぐらいは、そのまま放羅して養生し30cmなければならないことである。醜鞭9「65.0(69、7)(61、4)55.058,8(7三3)57.952.659.71 ()内の数値は生石灰パイルの対角線上の中央、鄭こついて含水比 を測定した結果を示したものである02。地山の含水比は平均80鰭である。 生眉灰の散布は人力で行ないできるだけ均等に轍布した。土、と生石灰との混合はパルピーミキサーを使用した。 試験の結果は反応熱による蒸発を考えた場合の櫃とほぼ一致し,ているoこれは施工時期にもよるが,土と生石灰トをよく混合して外・気にさらすことも相嶺有効であることを示しているo 生石灰ペイル聞の含水比の低下が(対角線上の中央点5, あとがきを除けぱ)距離に関係なくほぼ一定の値を示しており,かつこの付近に大きなクラックが発生していた。 筒含水比粘性土の土性改良に生石灰を利用することは パイル問の対角線上の中一央点の含水比の低下が小さい有効なプヲ法の一つであること力靖っカ・った。すなわち生,石のは最もはなれた、轄であるとともに,この付近にクラッ灰を混入することによって確実に含水比を低下させるこクがほとんど発生していな、いことから,発生したクラッとができること,また,生石灰混合土は乾燥過程で突固クが含水比の低下に相当効果があるように,思われ、た。め試験を行なっても最大乾燥密度が現われ最適倉水比が とくにパイル打設前の地山の渥度が14℃から35。Cあること,長時間放置養生すれば強度が土将加すること,ぐらいに上昇するので発生したクラックが反応熱による水浸CBRと非水浸CBRとの値がほとんど変化しないガく分の蒸発に才目当役立つわけ’であるoことなどづ胸ぐれ≠こ1生質をもつことカミわカ・ったo 表一4を参照すれば,打設パイルの間隔がともに40 生石灰混合土は乾燥過程で突固め試験を行なっても最cmである径15cmと10cmとの含水,比の低下がほと適含水比があることから,盛土施工管理を乾燥密度によんど等しいことから,地山の含水比をさげるには小さいって行なうことも可能であると,思われるが,一方團鉄で径のぺでルを小間隔でお設づ一れば効果があることを示しは粘性土の盛土施■二管理は,K値で行うようになっていている○しかしぺでルの径が大ぎくなれば水と未反応のるので,この両者より生石灰混含土の施工管理について生石灰が相i当残っているので,散獅まき出した時に両旛新たに検討すること,また生護灰パイル工法についてはの差が現われるo生石灰ぺでルの対角線上の中央、転付近の倉水比の低下が 生石灰パイルの間隔が30cmの場会の含水比の低下小さいのでぺでルの一醍置について検討すること,およびが小さいのは,シートが水分の蒸発をふせぐために水分生石灰散布混合工法と生石灰パイル工法の機械化施工上が再び水に吸収されたものと、思われ、る。の問題、点を検討することなどについて試験を行なってい 一舟彙に壌蒸発をふせぐよ うなプヲ法で試験を 予なう と, 混るので次圓に.報告する二予定であるo合率の大ぎい場禽はすべてこのよ5な傾向を示したので一122_ | ||||
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タイトル | mv,kが変化する放射流れの圧密 | ||||
著者 | 中野坦・小林登四郎 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 123〜126 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21200 |
内容 | 表示 1勘,んが変化する放射流れの圧密坦*中 野小林登四郎**fのみに限定しz1, まえがき ∂》rて伽,d之お ∂Zよび単位奥行v=十一dz テルツフーギの理論において,圧密期聞中,透水係数ゐ,圧縮係数蹴リカミー定であると蕎う仮定は,軟弱粒土をもっているを対照とするとき合理性を失う。微少六面体を すなわち,透水係数為は有効応力の増加に伴って減少v;するから排水愛界面付近の粘土は圧密の早期において初改x ∂)zv汁一一dズ ∂x考えるoいまコσ,2方向に砺,賜の流速期の透水係数妬から終期の透水動数毎まで減少し,で流入し,反内部に.陶かって減少領域がひろがる。y胃 軟弱粘土においてはゐ0/紐の慷が大きく,したがって圧密終期における低減が理論よりすこぶる遅れる。 また,粘土、が先行荷重よりも火きな圧1力を受ける場禽 民 図一1 流れの説明図業重側から,それぞれ 断箒伽,砺+箒ぬの圧縮特性は,承知の通り掬効癒力の対数に対して比例する(bgP−e曲線の1薗線部)oしたがって,容積変{ヒに対する圧密度と応力に対する駈密度とに,食い違いを生じる(テルツァーギー理論に.よれば両春は一致づ喘る)。これらの二点を考慮した上で放射線流れ(水平流れ)について理論修1Eを行ない非線型微分方程式を導いた。 これをFACOM型の電子謝算機によって室内試験において起こり得るであろうパラメーターについて,数纏の流速で流出するものとすると単位時闘内に生ずる餐積変化4γは 張(器+讐)姻言…一・…一一(・)仮定(4)によって 職一欄/、…._……一…….,…。(2) 瞬婦(警)∫計塊を終えたので報告する。で示される。上式で1君だけでなく透水動数為もまた変数2. 理論式の誘導であるとすれば 器+筈藩1・(器)1+農1・(塾)1 式の誘導に先立ち,次の基本仮定を設レナるo (1) 土は均質であるo (2)土の間ゲキは水で完全に餓和されており,水と ∂彦∂12 ∂21多 ∂ん∂h ∂2h→ ÷た帯…(3) 灘一一一締 ∂湿 ∂郎 ∂欝2 ∂z ∂z ∂2耐土.粒子は非圧縮1生であるoで示されるo (3) 間ゲキ水の流れはβ,欝平面(水平面)内のみ (3)式の関係を極座標で表わすとすれば 普・箒一K纂号警+表雅)に起こるo (4)間ゲキ水の流れはダーシーの法則に従5。 ∂勘 ∂h 1 2為 ∂13 (5) 有効応力の対数に蝿して,間ゲキ比は薩線的に変化する。 ÷評5+7茄r薇一一’一…一’一(4)となる。 (6) 透水動数海は有効癒力の増加にともなって曲線 ここで極職(、点0)(または薩線)的に減少する。に対して対臼称な一様の流れを考えると O r (7) 圧密中の最長排水距懸産の変イヒは無視できるo (8) だ∈筆弩ヰ卯こ外£Eプフの変イヒをよ生じなし・。 ∼ θ∂海/∂0, ∂h/∂0 セよと ! 仮定(3)によって土塊中の水の流れを霊,之平面内1もに,・ゼ醤であるカ・ら寧 近畿大『算理二!、学部講師判』 同L (r,の(4)式は 図一2 極座標一123一 ∂妬 ∂びβ ∂U7L 1 1 ∂μ ∂ドま+θσσσ_16π……「…”卜r“(14) 十 ∂ρ5 ∂2 一勘(舞+÷勢)カミ得られるo 仮定により,浸透水流による容積変化と閥ゲキ容積変 ∂彦 ∂海 十一一∼…臼… ∂γ∂7く5)化は等しいから (8)式と (14)式を等しいと置い「て 需「(1伽鳴)/纂+÷劉+,功・べ馨)21となる。仮定(6)によって透 k 1 1 ∂% 牒 Cc 一…「…………∩……く15) 1十θ σ一κ ∂∫:水係数が圧密中,図のk。ように曲線(重たは嫁菌:なる理論式カミ望尋られるo線)的に変化し,それ (15)式を無次元化するために次のように変数変換すを次式によって近似し得るものとするoるo l二劉_,…....…一…一 .(16)k∫ 為コ彦∫(1十肋η)0Uo 鐡/ ・(6) 図一3 間ゲキ水圧、9透水ここにb,πは定数 係数関係図 砺=初期の透水係数 [(贈){纂+÷劉 厨撃終期の透水係敦 細一・(馨)21(・一那)一器・・……一(・7) 殉=初期の過剰購ゲキ水圧 また,圧密を受ける結」中に生ずる浸逆流れの水頭はここに過剰間ゲキ水圧μによ)ギ生ずるから 丁彙塑:也∫一_.。_…__.._、_(・8) が 伝一…………一『〔一一一一p………(7) γω1∼2Cc γωで示されるoしたがって(6)(7)の関係を(5)式に代入すると R淵試料の半径 θ罵σ/σo’(σ聯載荷祷重) β瓢た0/勘∫一1 馨+讐一瀞・(・卿){舞号劉 砺罵初期間ゲキ水籏 +励押(寄)2……ゆ一一…一…(8)3.圧 密 度力尋尋られる。 テルツァーギによって定i義される圧密度Uは つぎに容積変化速度は仮定(2)によって 篇 ‘42 u篇1一一一富 殉 虚/ ∂霧磯・密勲一…・一……一(9) ここに μ=相応時間の平均過剰間ゲキ水圧で示される。 殉鷹初期の平均過剰間ゲキ水薦 ここで仮定(5〉に,よって間ゲキ比θと有効志力oノの対数との関係がσc(圧縮指数)をコウ配とする薩線式 ・4θ=相応時間の平均間ゲキ比変化量 ゴθ、ブ駄籠密終了時の平均聞ゲキ比変化量 θ=θD−Cσ(10iでσ’一109σoノ) … 一・・一・q一一・r一・・(10)であるとされるo ここをこ 〔アo’=先 牙圧プフヵ∼成り立、㌧つことカ・ら ∂θ 1 ところで,この問題のように応力と聞ゲキ比の変化が薩線的でないとすれば,上式の第二、項と第薫項とは等号 薇=一Cc了が成立しない。そこで第嵩項によって定義される瓶密度 ∂θ 1 ∂σ’を応力に関する厩密度U’,第三項のそれを圧縮に関す 帯篇一Ccブπ明…一…一“…“壁置(11)そしてまたσ’=σ一μで0は定数であることから ∂〆 ∂μ 石『=㎜評…… く12)これらの関係を(13)式に代入すると ∂ε 1 ∂% π=cσσ_∼4・訂内……一…内…’『…(13)となり, し.たカ&ってる圧密度yと呼ぶ。それらはそれぞれ次式で示される。 ∫f1仰顧 Uノ讐1一一一 ∫£㈱ 五滋θ一∫、1・gl三勃 γ論 ; θ∫14θr謬 io9 0−1一124一 パラメーターは次のように選定したo4. 数値計算とその結果の考察 (1) 圧密試験において二次班密を減少させる配慮か 数値計算は三軸圧密試験を対象として,次の初期およら,各段階の圧密圧力は前蕉密難力の2借とするのが一び境界条件について行なった。般的であるoよってθ(=σ/σo’)=2とするo 初期 ㍑o瓢const,(0<7<1∼) (2) 透水係数が膚効応力の増加とともに直線的に減 ∂撮少する場合,犯=1と曲線的に減ずる場含としてη牒1/2 境界蕾罵o(7篇o)に,・つい1て行なったo 麗=0 (γ罵1∼) (3) 圧密中の透水係数の変化率(為0/厨篇β十1)を最肝10\ユ0 これらの各パラメーターについて差分闇隔を¥ \ \難緬、\ ¥20ガ 昏∼o、 ㌧I 貸50が、 、、\ なお,累算所要時間はそれぞれについて3∼5、ち庫 時間が要され,たo、、50\蒔80 4γ繍1×10q,∠丁瓢1×10畷に,とって計算した。 2、 く、斗、1”40、 議¥、x3Gのとき 大9としてβ=0,2,5,8の4種について行 なったo、 、 、\ 、 i汁算結果に,ついて,圧縮に関する蕉密度を費卜、一㎜60¥、80 算し,その結果を図一4(a)(b)の実線に.て示”﹁丁70、鋏d}r す。図の実線は極(γ=0)におけ催る過剰間ゲキご} 皿 ㎜ I i 、 水圧を示した。また,それぞれの図にベッセル蝕go 黛トくユoo01O Q1 o oo1 鴎 関数を使って解析したテルツァーギの仮定によ る圧密度と極における間ゲキ水駈のそれとを一(a) 、転鎖線にてプ群ットしたo僻渥のときo 圧縮に関する圧密度80%と90弩における崖〃︸丞、,鼻1、 \ ¥ 、\lo岬\〃聾1鮎〃 壱0\ (1) βカミプくなるほど, ノ旺笹鎌冬凄濁におレナる圧1い∂\¥ 密速度の減少が大きくなる。亀、、\k抑 (2) 駈密終期近くの減速の傾陶は}2=1よ¥\7G\㍉0 o1 次の箏項が推察されるo、…、、ガ蒔16Dツ、診“ も∼o5G させて図一5(a)(b)に示’すo以上の結果より湛、ず40﹁ll30目… 間ゲキ水圧の分布をテルツァーギのそれと対比、臼4、N総聾2D緊「 りπ牒1/2の場合の方が汰.であるoεe\ \、 \\、 、臥斎㎜ irT、 、、三COqc⊃玉 (3)β<2では上述の現象が顕著でなく,\㌧眠 \ (b) (4) この減速の原闘は図一5においてβが図一4 u−T,V−丁頗線 大ぎいものほど透水係数の小さい鏡界面付近で 動水傾度が大きく,逆に内部では小さくなるこ0.7iド112 n刈o.6側/2n判 テルツァーギの曲線とほぽ類似するo りo王QOI o王0.3 ることカ・ら起こるo転眠 6紬二二率1・〃 ,イ/ ・1\3v一づ罵8〃,,1’ ノ1::vルγ ! ’β=0 // (5) 図一5においてテルツァーギの過剰水〆黛\N /ゑ・。「2\1\、 \、、、戟 ’、、』、〃1ノ とから,内部における闘ゲキ水圧の消失が遅れ 圧は他のものに比べて小さいoこのことは過剰 水駈の大きさが実際のものよりも過少に算定さ れることを示づ闇Qαへ〃1、〆。・1 蔑x 〆 、㌧x 覧覧80%のとき§O%のとき(a)(b)5. 実験装置 図一6のような三軸圧密試験機において,試料周面にぺ一パードレーンを設け,BエC型の恒圧i襲醗によって等方圧力で圧密するQこの状態では試料内部に発生した間ゲキ水圧によって放射流れが起こると同時に,鉛癒方向の流れも図一5間ゲキ水膨分布図一125一6。 あとがき上部加運瓶鉛直変位拡大滑車\ ,砺とたが変化するとして三軸圧密試験を対象とし”可一一1’ 1 た放射線流れの数値解を得たo輸一“τ鼎一 監 その結果は,もしゐの変化が大きければ獲密終期にφ75㈱ 圧密速度力玉減少し,二次圧密と見誤、玄られる可能1生力忘堺E一\ あること力竃わかったo7 しかし,実際にはθ(認σ/σoう二2の載荷条件では,ヌ、﹃ 塩B,1,CタルメB ほとんどの場合妬締ブ<3(β謬2)であるからテルツフ譜二認一一ビューレ, ーギの仮定による圧1密度との相異を確認することはむ ヒ慢圧装置 ずかしい。 しかし間ゲキ水耀については実際の消失よりも単く 図一一6 三三嘩由藻三,密試駈と季幾尉葭造生ずるカ・ら,試料上酒勤こ不透水膜(ピニール1漠)を設けて,これをしゃ断するo見積もられることが予測されることと,㌍1と・脚1/2’のいずれが近似度が高いかという点について実験で検討 下都加圧板はマサッを小さくするため平滑に仕上げしているoその中央に間ゲキ水圧測定用の先端にポーラスメタルを取りつけた鉗(薩径2mm)が設羅してあるoこれと参考文献B.1.C型の間ゲキ水圧測定装置とを銅管で連結し測定す 三笠正人二軟弱粘土の圧密に関する研究2) L,Barden ar雌P,L。Berry:Consolidatbn of1)るo normarry consolidated clay,Proc.of A.S、C.E 容積変化は周緬のペーパードレーンによって上部加圧 Vo1.91 No.SM5.板のポーラスストーンを通って流出する量をビューレッ3) 沢照,,賠山:有効応力の増加に.より獅”と鳶が減.トによって測定するoまた,鉛直方陶の試料変位はその 少する土の圧密について,土と基礎,VoL13, No.10、移動量を滑箪で倍に拡大したものによるo4)中野坦=軟弱粘土用三軸圧密試験機の試作につい 以上のような装置によって現在実験を継続中であるo て,土と基礎,Vol.8,No、3.一126一 | ||||
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タイトル | 斜め粘土層の圧縮 | ||||
著者 | 山口柏樹・木村孟 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 127〜131 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21201 |
内容 | 表示 斜め粘土層の圧縮柏鶴 口木 村樹*霊**に1より求め(計算には東大大型計算機センターHITAC1,序 粘土層の多次元圧縮窪たは圧密の問題に関しては,5020を利用した)応力の特性を調べた。またその結果を矯いて碍られる平均主応力を初期過剰静水圧と溝えたBiotの一般論を初めとして,Gibso11などの半無限地盤時の扇形域の圧密理論解の一般形式を与えたoに,おげる長方形載荷の解も与えられており,とくに,サン 解析上の函難が克服されないため,最終沈下の解析表ドドレーンヘの応淵を倉む軸対称灰密解析はBarron以示を与えることには成功していないが,ここに示す鉛直来多くの研究藩によって取上げられてきたことは周知の応力の分布特性は近似的には斜め粘土暦の圧締量を評価する上に胸効であると、思われる。なお鉛薩応力以外の応とおりである。 しかしながら縮土地盤の下1蕨が傾斜し,扇形状に・タイ力成分が実際の粕土中の応力には必ずしもよく一致しな積している圧縮層の圧密論についてはあまり知られていいのであるから今後土質工学的考察を掬味して沈下を調ないようであって,この種の斜め粘土屑が実際に現われべていく必要があると愚われ,将来の課題としたいと考ることが決してまれでないにかかわらず,現在のところえている。計算法の手がかりが十分つかめていない状態、であるoし2,応 :力 解たがって斜め粘士、腰の圧密を議論することの実用的緬纏先にも述べたように,丁三’anter2)は図一1に示したよは少なくないものと、思われる。 余キめ1婁土1欝をよ爽倒1艮をこ続くクサビと見なづ隔ことカミできような境界条件の下に,弾性クサビ内の応力式を求めた。う。クサビの側面に任意のトラクションが働く時の弾性すなわち解については二,三の研究があるo Shep}玉erd1)は応力関数による解法を示し,表面の任意点に対称的な集中荷重が働いた時の応力分布を数値的に調べているが,変位に,・ついては解を予想するに,止,まっているo Tranter2〉はこの種の問題に鰐してはMellin変換を用いるのが便利であるとして,クサピの絢面に頂、轄からある衛限幅にわたって一様垂直荷重が加わった場合の応力解を与えているが,やはり変位については・阿も触れていないoまた色部,高野8)はTranterの解法を応用して,接合鐡(扇形体底酒)の条件に応ずる応プフ,変位のMellin変換を図一1 弓1江殴ク→磨ビπ争・ πS圭nαCOSO万(σθ一勾漏2α+sin2α提示しているが,逆変換を求めていないので実矯には供一∫算P(ξ)S互n{ξ1・9(夢)/ゴξし難いものであるo Tranterの応力解を重ね合わせることにより,クサビの両面の任意区間に一様荷重が働いた時の応力解が得らπ7 πsia6ビCOSθ万(σθ÷σr)=一2α+S1n2αれるが,これはクサビの軸線上で周方向の変位とセン断応力が消失することを意、味するから,このような解はクサビの半頂角の斜め粘土櫻が岩盤または非圧縮層の上にあって,その蝋界での接合が微弱である場合の,帯状荷重による応力解に相当するものと霧えられる。 本論文では、,上記弾性階力解を種々の場合に数値謝算* ㌦・数授 く2、1)跡 〃 〃 磯工,学部土木工,1主上科・助手一127一ただし,P(ξ),Q(ξ),R(ξ)は次のよ5に与えられる。+∫。。P嘉)[・i賞{ξ玉・9(鑑)/lll蕪嘗!一ηsin/ξ1・9(鑑)/]ゴξπr S三n oごCOSθ 1一π砺(σθ+σγ)=薇+s1n2α窺+∫。。P編瓢ξ〉[π・inlξ1・9(蕩)/・(2.2〉唾藷灘lll一sin{ξ1・9(麦〉/]ゴξ一∫。。Qll麟ξ)[雑…{ξ1・9(鑑)/ われわれはこの解を利用して,図一2に.示したような一C・s/ξ1・9(毒)/ユ4ξ境界条件に対する応力解を求めた。すなわち青τ ∫。。Rll)[…S{ξ1・9(蕩)}/\/㌦・ \一C・S{ξ王・9(素)/ldξ ロ雛1→一・(2、5〉 、 αn=b,la竺3渉\8・Obグ 娘召5Q9○鋤門5’α8 図一2 弓単一性クサビo/ o ダz5 π sinごとCOSθ 西一σ砺(σθ}σγ)隅2α+sin2αγ鳥 α7 (〉b詠∼02\∼5 命蒔 +∫。。P穿)回ξ1・9(夢)/、15惨 !る’0¢5 紬{ξ1・9(夢)}14ξ(ll π 一(σθ+σr)繍窃・《0谷吻.sinαCOSθ σ一わ2カ。 2α÷sin2α 7 +∫。。P(謡1ξ)1δ・in/ξ五・9(嘉)/n濫b/a濫2.00』 一αsin{ξ1・9(夢)}]4ξρ5一∫。。Q轡鍔ξ)[み…{ξ1・9(皇)} 一αC・s/ξ1・9(夢)/]4ξ ∼ >灘, (!D o /去 ∫。。R巽)[δ…{ξ1・9(夢)/ 35み 一αc・s/ξ1Q9(夢)/]ゴξ罰=b、一[a=5〆’3l l 一(2.3〉 o』煎∼o’ l/e B 辱\。。為ただしP(ξ〉・Q(ξ),R(ξ)は(2・2)式で与えられる・ !。\ さて数値計算につご5のよいように.,次のよ5なペラQ・イ58 ノァメーターを導入しておくo 邦=み/α7獅コγ/α一一一…辱………一…(2・4) これを・もちいて(2.3)式の諸式を書き薩すと 希(σθ一σ・)一一…畿諮乞第1/ 一王28_ ¢5 おひ 図一3 《o吻・となるoα罵30。の場合についてパラメーター難,形を院b/a麟/3適当に選んで上甜の応力の数値計算を行なったoまた荷ロ けじけ q 。.彗z重の両端下におけるσβについても数値を求めてみた。 ∼5 q O q O・45’ 3 q 3、 嬬 ヘド {O O・これらの結果は図一3おおび園一4に.まとめて示してあ 『噂之るo15・ 鶴.!♪5 0 (鴨n=わ!a=1、5O o,s q O・7 ∼3。ぞ5も. 督 o.b Q5 ∼ 〔.5 畑5嫡 q 馨 ・4 ρ! ノ リ 等,α1/ 坊. \ 5∼ ’ の 苓 騰 \(w〉 売、 衡・ドb/a漏1,鳶D’0 0,フ糞二b!a灘1,2 q o. 噸 、 e.5060 (∼ハ ∼ 9 0鵯 4 のら (∼,⊇f O・4 Q o ぞ ! 」 0,3 q f q O2 ∼ 0・3 0 幾、,治・ 博、 へ,鈴 σ ミ015辱∼δ, ぞ総典o吻,ぞ530. (V)(憾〉図一36:rG,2 0.405α6057i101、o0.6α2α5i『一σ3/Poo,4一σ8/ρo一 O,2 G、4 0,6l o/耳剛a漏5/3L5115王5(鉛/皿丁㎜一σ∼「ρ費0,2 α4 0,6・一 σ∼/ρon / lnゆFPa司4 E10一一 σど/P。O,2 0,4α6ノ/ ノ / 5 ヘ05 ヘ ぷ 05(lll)(II〉α2 0,4ノ/α5自=b〆a環4β/ /10 l O (w)(v)(鴨 左端下の応カ図一4一129一ー一一一右鰯下の応力O,6 以上の定義によって一一σ」/Pδ一σ;〆PoO.2 0.4 0.60,60,2 0,4.7./’dG51 n姻2グβ濯b〆a需225./tO5 / /マ㈲三〇鑓li雛縮1※/三,o(偲〉 図一4 3,圧密理論 極座標による圧密の基礎力程式は次のように蓑わされ ・(3.6)るo という関係があることがわかるoこれらを(3,2)式に代 蟹・・(器÷辮晴簿)・一(3・・) 入すると次のごとき微分方程式を欝る。 6ゲ圧密係数 ∂ ∂2 ここで曜罵τとおくと,上式は ∂μ ∂2μ 1∂μ 1∂2μ 三 ∂ +7蕊Aπ(γ}τ)一風(γ,τ)一…M(3・7) 扉・4ンL(鴉τ)瀟旗一・47己(γ・τ〉 ア薇+7評÷ア雁・一…?“”(3・2〉となる。さて斜め粘土層の上側(地衷側)で排水,下側 次に!1底γ,τ)を}{anke1変換したものを考える5)。 すなわち(岩盤側)で非排水であると考え,τ鵡0のときの間ゲキ水圧が平均主応力に等しいとすると,鏡界条件,初期条 Hソ[丑π(7,τ)]≡…Aπソ(σ,τ) 一∫。。4L(7,τ〉ゐ(σγ〉4r一・…一一一・(3・8){牛は次のように.表オっされる。謡灘瓢。で劉一(鋤 となり,逆変換形は次のように.なるo 齢7τ)一∫㌦πソ(σ・τ)∫v(鋼σ…一(3・9) ∂μ ∂2μここでμ・πド伊綻が境界鰭(3・3)式を満たすよ5に次のよ5に定義する慮)o これを(3,7)式をこ入,れると 書∫。②ん乙y(σ,τ)∫γ(σγ)σ4σ μ(γ,0,τ)瓢Σ孟7L(γ,τ)C・Sンθ” 一募∫。つんじv(σ・τ)ゐ(σγ)σゴσ π篇o 遵7L(γ・τ)一誹編τ)c・s卿 +揚∫。9A見y(σ・τ)∫γ(σγ〉σ4σ ∂乞‘ 。q 一講Σβ,乙(7,7)cosン0, ∂7 7圃 一妥∫。。斑仰)胴σ4σBン己(γ,τ)一芸∫α寄C・Sンη4η 微分の願序を変更し,Besse1函数に関する関係式 ∂2μ 。q 薇窯,C漁τ)cosレ0・ ∂2 1 ∂ シ2・・(3、4)Cπ(γ,τ)一鉱舞c・s麟 荻∫ソ(σγ)+7薔ゐ(σγ)一7∫y(σγ) 鵬一σ2∫γ(σ7) を利用すると,次の微分プヲ種式が碍られる。 ∂μ D。 蕊一濁GP7}(γ・τ)cosソθ・ ∂ 蕊編σ,τ)+σ2剣σ,τ)一〇『}…曾(3・10)Pπ(γ,τ)一蕃膿c・sンηゴη 初3網条件を ∂2% 。。 灘=忍。E}L(〆・τ〉cosンθ・ みπγ(σ,0)瓢C。(σ)……・一・…・…一……(3・11) とづ憎ると,(3・10)式の角皐は、EンL(ザ,τ)一暑∫α券c・s麟 (2雑+1)πただし跨 2α 塩γ(σ,τ)瓢C。(σ)θ一ロ2τ となる。これを(3.9)式に代入し,さらに(3・4)式の(,律o,1潟…)一(3、5) 第1の関係に入れると一130一漢(頂、点より遠い)のσεカ&左,側よりも一般にゴくきくな 一急c・sレθ五。。C・(σ)8一航(σγ)σゴσ一(3ほ2)・っているoを得る。 これを乳琴雀土層底面でのセン睦幹応ブヲを一ぜ腿とズ反定したた 次に係数Co(σ)を決定する。(3、12)式でτ=0と置め,σ7が右側で大き1くなることに.起因するものと、毯鴇っくと,れる。当初われわれは剛なる基礎に近い左側において, 匹・一戴c・sレθ五。。C・(σ)み(σγ)σ面より応力が集中するのでなかろうかと二予想、していたのであったが,この推定はくつがえされたG ;Σc・sンθで照)…一…6……………(3,13) 7轟羅0となるo[τ弓.笠o=∫(7,θ)であるから∫(γ,0)を適当に農i鴇することを考・えるo Fourier級数をもちいれば 一般に実際の場合,底面セン断抵抗が多少存撫するから,弾性仮定が許されるとしても応力分布の傾向はここに示したものとは異なるであろう。しかし左右の砺の 綱=蕩駒 /…一…一(a14)分布傾向や,値にそれ程大きな差が出ることは、ないものと、思われ,とくに圧縮性に籍んだ軟弱な粘土において載 駒一多∫㌻(γ,η)C・S曜η/荷面の近くのσβを考える限り,本計算の傾向がさほど変わることはあるまい。と書くことカミでぎ, さらに 以上のことから,衰面沈下が主,として鉛繭応力と鉛直 駒一∫⑳∫。。F(λ)・y(σ7)・y(σλ)σλ4σ4λ距離の積分鰹によって支配されると仮定した場合,頂点 ・(3.15)から遠い側の沈下量は,近い側の沈下量に比べて,ほぽと譲峯き’…疫オっされる6〉・7)。 (3.13), (3.14)式とカ・ら, 明らかに ご。(γ)繍F∼Kγ)・…一一…一一…一一(3議6)原点からの距離に比例したものとなることを示唆しているoこのことを確めるため,・ぜラチンを用いた斜め地であるカ・ら,(3.14),(3,15),(3、16)式を糸且み合オっせ・ると cδ(万一∫。。C・(σ)ゐ(σγ)σ6σ盤のモデルについて簡単な載荷試験を行なってみたo一様分布の条件を実現することは一般にむずかしいので,ゴムのクッションを介して荷重を加えるわれわれのテスト方法が,解析の条件と十分一致するとはいい難いが 一蕃∫。。∫。。∫ツ(切C・Sレηゐ(σr)∫y(σλ)σλ4樹λ%=2.0,3,0に対する右,左の端部沈下比はそれぞれ、5,2ユであった0となり,これより1 C・(σ)一差∫。。五㌻(λ・η)C・Sンηゐ(σλ脚λ 5.結 論 ・(3ほ7)を得るoこれを(3ほ2)武に代入すると完全解が次のごとくに求まるo 扇形状の断藤形を有する斜め粘土層が,地表薩の任意区間に.一様垂麹1荷重を受ける時の,粘土内の弾性応力を種々の場合に数値計算し,初期間ゲキ水圧分布および最 議c・sμ・∫⑪Q∫。。∫㌔一酬λ・η)終圧縮に寄与すると、思われる鉛直応力分布を求めた。そ c・sレηゐ(σλ)ゐ(σりσλdη4σ4λ…一一(3ほ8)の結果,鉛直応力の纏は載荷面の左右において予想,して ただしンは(3、5)式に1示すごときものであるoいた程の差がなく,また初期閥ゲキ水圧の分布はb/σ(図一2参照)が王、5以下では二次元半無限体の場合と比4, 計算結果とその考察べ大差がなく斜めの影響が余り効いてこないことが判明 計算は現在なお続行中であり,本論文では撰角が30。した。の場合を示すに止まるが,応力分布の特性として次のこ なお,溺形域で与えられた任意の初期間ゲキ水圧分布とが温三目されるoに対する圧密の解の一般形を与えた。 玄ず平均主応力の分布を園一3についてみると,η置 文献参考わ/σがL5以上では翫力球根のユガミがいちじるしくな1)って斜め支持の影響が効いてくるが,フ3躍1.5以下では2)相当関りょうなる圧力球根が形成され,下層の影響が効くのはσ77FO・2∼0・3カo以下のものに1製られるようになり,圧縮沈肇に効く主要な応力分布は半無限体の場合と大差がな1くな:ることカミ知られるo 鉛直応力(砺)の分布を,載荷翻の両’端について計算して示したのが(図一4)であるが,この図によると右一王31一3)Shepherd, XV.M.(1935)二Proc、 Roy. Soc. ofLondon A.M8,p.284.Tranter,CJ,(1948);Quart.Journ.of Mech、andAppL Math、Vo1ユ,p.125.色部誠,高野博(1963):電1力rP央研究刃蓄報Voi、13,No.1,P.954)犬井鉄郎(195王):応刷i轟1微分方『程式論§.64,5)Carslaw,H.S.and Jaeger,工C、(1959):Con−duct玉on of王{eat ill Solids. P.458.6)Watso絵,G、N.(1922):Bessel F旦nctions p.453。7)小平吉男(1941):物理数学第2巻p.849. | ||||
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タイトル | 粒状体のセン断変形 | ||||
著者 | 最上武雄 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 133〜138 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21202 |
内容 | 表示 粒状体のセン断変形雄*武最 上加えないo1. 緒 言 従来行なって来た単純£モデル試験をこの場合にも行 連続体の変形に,おいては了解しやすいセン断変形が粒なうため,ほぽ水平なガラス板上に,閲窟部および可動状体については,混迷をきたすことについては前論文で部よりな1るセン断枠を1齪き鋼球1(直了釜2、38mm)をでき指摘した1}。普通連続体と霞’っているものも細かく考えるだけランダムに一周に並べ,枠の可動部分を押し出れば一種の粒の集まりであるから,連続体の変形と薔5す,ガラス板の下には,いくつかの光電管をおき,それのも,その構成要索である粒子の変位のある種の平均でらによって,今・まで行なって来た諸実験の揚合と同様なあるo連続体では我々が普通に考える大きさの容積の中方法で,光電管の置かれた場所の聞ゲキ比を求める。までさえ非常に・多くの粒子が存在し,しかもおそらくは粒た,その測定値から平均間ゲキ比6およびその備差Sを子相互の相対変位がそれほど大きくないことが事情を簡計鱒するo単に,しているものと思われるo鵡吻”鷹/努蹴伽彰r 砂のような粒状体では,普通に考える大きさの容積の中の粒子の数がそれほど多くなく,粒子の相紺的変位もそれほど小さくないoそのような事柄が粒子の変形機構を複雑にしているo たとえば,規則的な粒子のあつまりを考えてセン断の議論をする場合のような変形機構,すなわち図一1に示127cm_」すようにσ,δ,0,4のようにあつまっている粒子(球)(A〉3 b〃二z‘〃7∠}c d髪a b2 3 4 56 7 8 9 10霊滋 図一1で,4がα,ひの上に乗り上げて(a)から(b)のよ//〆一 賑 δ φ」うな状態、になることは,あつまりのごく一部で生ずることはあっても,かなり長い列に沿って生ずることはちょ﹁ E り o φzC dっと考えられないo(B) そして,粒子同士の相対変位として起こり得るものは,粒子同士の醐隔が変わることと,相対的な圓.労zz移彦転以外には考えがたいoもう一つの起こり得るもの「は粒子一つ一つの回転であるが,これは粒子の相対彗/■. Z影変位ではないoEδ 以上色々述べて来たような粒状体の変形の複雑さを調べることは基本的な大事なことと考えているo2、 輿 験 まず,セン断の典型的なものとして庖接セン断をえらんだ。ただし実験技術上の問題から,実際の直L一1/25.Oc照一(G)接セン断に対応するよ5にセン断闘に垂薩な圧力は図一2ホ束大工、学部教授・ユニ博一133一_.__」S*:/':fr;^ {fi;# -' "';**""' ' 'i' ;; :#:;;;:(**_*{.';1-2 *: 6*' a) el**** -"-'*+7?'(o_+;"*, {・{*I cD * ・,・I* n ] q))j' q) j;.*,- * i ) 1 ) ' .*,' ;;t " ;":;;'i'* ':; :S;;;:1"!; si:i:il:::;4'ji::',ill":!:i::i:ii;ffi{:::;,:;,;;:";:;;:/ii"_j- [ - f= {**- -- =*"'*1{ =*:! ;i*; j_ ;'; * ;'i:*: ;{*i' *i{' ** i';*!;;i+'i+' ":""'_'T { : ":':,i, 'i:;.' :':*'"]"' ;['*";i"" : : ""':::: i ; :;1' * '*j;._;**';>i>;BB;-3; 8bq)i'+'*' *:1:__7 lbi1 *.i!i'::-*_.4): ]"!:)) i. t(' _ : A;-9'*, , ・・T}!)l*r*!i;-sr 1 =1cD -'"-')1!)i..,*- 134 --1 O*':f? ) このようなことを可動枠の押し出し量1mmごとに,行実験はそれぞれの初期間ゲキ.比にっいて10回ずつ行ない,全押し出し量が10∼20mmになる窪で行な%ないそれらの測定結果を金都ひとまとめとし,それらから平均闘ゲキ比および偏差を計㌶1したo 実験に用いた枠は大きさの異なる3種のものつまり(國一2), 実験中の枠および球の移動は代表的に写真一1∼写真 A・ α;12.7cm b;10cm一10で示されているo枠の押し出し量と平均聞ゲキ比 B、 α躍20・Ocm b瀟王2cm彦および編差Sとの関係は,それぞれの初期間ゲキ比に C. α量25.Ocm ゐ;14cmついて 枠の中に入れる球の密度は平均間ゲキ比を鋼球の数を 上部つまり固定枠内の測定値から求めたもの変えることにより,3通りに変えたo 下部つまり可動枠内の測定値から求めたものポール数46ア0個 下ワク部分4670健 三 体0ア2G一〕G6ペリ0アOO・一、、,郎⊃oう ”\、 ‘\068:1304066の\\り一\o o3064¢トーγ吻一〇〇20620一o o1 門〔「り、 一 } rco10 20変 位 (鵬〉10 2C撫 位 (m旧) 図一5 図一3525G偶 下ワク部分4670個 上ワク部分£、o o6○、641\.O.700005㌧\ (063こ・一 ’ \鰍 \\、、O,01ア0,041ω062⊃0、600.ノ《のO O3O、6三〇一o O2のO.600一D O16O OL0、500O O玉5G()工o位 》〉10 2・⊃変 位 (mm)図一6図一4一135一 上部下部爾方を含めた枠全体内の測定値から求めたて行く,ちょっと見ると閲定枠内の粒子はほとんど動か ものないようであるが,間ゲキ比などを解析して見るとそうの3種を計算して図示したoここには代衷的なもののみ.でもない。そして,上下両枠の境のところで,いわゆるセ掲げることとする。(図一3∼図一li)ン断瀟らしいものは現われないが,金体として見れば当然のことであるが上下両枠のずれは起こっている。この3.輿 験 結 果モデルの場合には前述のようにセン断面に垂薩な応力を (1)粒子の移動加えていない。もしこの圧力を加えるならば,枠内の球 可動枠を押し出して行くと,この枠の手前の壁に近いの状態、は枠を押し動かす前に細密になってしまう。実はところから締まって来,それが次第に対岸の方に伝わっこれを避けるために垂直応力を加えなかったのであるo5250個上ワク部分6脚個下ワク部分就一蒼一一 謄十s0420O.020600△O.040O.4000.380二\0.ヨ60一〇〇350、550O,G1のの034003200、00O,500一〇、03000王0 20変 位 (㈱)!0 20更 泣 (mm)図一9図一76G70個 上ワク部分5250個全 体吟一苺{S040Dα6GO一\、/・ 〕\ノ・O.G40380・0.03qつ・一〇,016036DO.GI403400、Oi2の0.3200、OiOo、oo80.5000,0200ユ0 20変 位 (mm〉10 2D変 位 伽)図一8図一10一136一5070個全体04004. 実験結果についての考察 前に行なって前論文で報告した球の2次元的一軸舐繊 ヰ \の場会には,圧縮が進むにつれて平均間ゲキ比は減少し,f隔差のプヲをよ一・日寺士瞥ブくし,最プてになった後,∼域少’しほとんど0になるoそして一軸試験の時の側壁が側方にひ035GろがるようになるとSは再び増大する。(前論文2)の図)つまり一軸灘縮で圧縮がすすめば粒体の密度は圧縮端の0、06近くから大きくなり,それが飽端の方に向かって広が一〇〇5り,偏差はほとんど0となり宿度分布は一様に近づく。O.300側壁が動くと再び一・度一様になった密度が一様でなくなo o4る。臼03 これを通常のことばで欝い慈すと,圧纏が進んである値になると,側力のひろがりが始まるとセン断ヒズミが『・O G2αヘー』、 』\・、 玉 }\/O生じ始めるのであるoこれが筆嘱が前論文3)で粒子の力o,01学を建設する時に用いた実験的根拠であった。 この事清から判断するとセン断変形と間ゲキ比の偏差 lO 20麦 泣 (禰とは密接な関係にあるものと饗っても良いものと、思わ 図一llれ,前論文では一応これらの間の関係をあらわす式を灘 (2)可動枠の申の平均間ゲキ比と傭差いた並)oこの関係式の実験による直接検証はまだできて α)初期間ゲキ。比が大きい場合はいないが,以上に再録した実験的根拠から,闘ゲキ比 枠の大きさにかかわらず,平均問ゲキ比巨は可動枠のと内都摩擦角との関係をあらわす式が実験とよく含うこ動きとともにさがって行くoつまり球のあつまりの密度とから間接に上、の関係が正しかろうと蕎えるのみであは高まって行く。前に述べたように,この締まりは可動るo枠の手前の壁に近いところから対岸の方講に次第に拡が しかし,セン断変形と間ゲキ、比の緬差について上.に述って行くo一方間ゲキ比の偏差の方も枠の移,動とともにべた事情は緒簿1に述べたところの粒状体の変形における概して大きくなるが,この場’含に.は枠の大きさ,粒の初セン断変形の不明りょうさを解決する一つの道を指し示期間ゲキ比によって多少傾向に違いが腐る。初期闘ゲキすと見ることカミできると、轡、うo、比が小さい時,つまりゆる詰めの時枠が小さいときは枠の移動に対し偏差の変動は初めのうちは大きく,枠が大 このような見解は、,今度行なった実験結果を見ても,それほどまちがっていないと覆える。可動壁の移動にとき1いと初め偏差はほとんど変化しないで,枠の移動が大もないSが減少したり,Sがほぽ一’定に.止,まるところもきくなると,あった。しカ・し,これは1一との見解を撤回させるものでは、比較白勺肩霧調に増大するo β) 初期間ゲキ比が小さい易合ないo可動壁の移動につれて可動盤内の粒の密度がまし この場合にも平均間ゲキ比彦,偏差Sの変化の膜様は.それが伝播するような現象が今度の場合には起こっていα)の場合とそれほど違わないようであるQ枠の長さがるoしたがって,一・軸蕨縮の場合と異なって,薩接セン大きいとき枠の移鋤量が小さい間f翻差Sカミー度さカミる場断モデルでは現象が定常的でなく,“完全な”セン断変’念があったし,ただ一つの場合だけであるけれど,枠のゴくき’さカミー・番ブくきい(c)で密=度カミー番:大きいB寺にsカミ形が生じているとは思、えないからである。 このような事情から想像するに,粒状体のセン断試験としては,直接セン断試験ははなはだ疑問点の多いもの下一がりっばなしのことカミあったo (3) 固定枠の中の平均間ゲキ比と傭差と欝わねばならないQセン断変形と間ゲキ比の煽差とが 大体に1おいて(2)の揚含と同様である。密接な関係を胸すると考えれば粒状体の特・監であるグイ (4) 枠全体の中の平均問ゲキ比と偏差レイタンシ・一を理解するのも容易となる。 平均間ゲキ比2はいずれも枠の移動とともに減少し, 一軸圧縮モデルの場合にはゼン断変形が起こる前とは偏差Sはほとんど金都の場合枠の移動とともに増大す闘ゲキ比分布はほとんど一様になる。それまでは.圧縮がる。初めの5ち,ほとんどSが変わらず移動量がある値続き,そしてセン断変形が始まるとともに再び閥ゲキ比になると3がふえるもの,初めSが大きくなりそれが,分布は一様でなくなり,このことと体稜変化とが表裏一またノj・さくなる例が1∼2あったo体的関係にあると考えれば良い。一i37一 実際の粒状体では,モデルにおけるほど,理想的には Material現象は起こらないけれども,傾向的にはモデルの場含に2) T.Mogoml:A Statistical ApproacMo the Me−おけ▼るような現象が生、じると考”えられ、るo cやa簸ics of Granular Materia三, Soil and Foun− d&t玉on Vo1,V,No.2,1965, これらの箏柄のもっと確かな検証は将来の課題である 又はが,少くとも本論文は粒状体のセン断変形と醤う函難な T.Mogami;AStat玉st三ca1TheoryofMechan玉cs降窪題に二ついて一つの示唆を一与二えるものと考えているo of GranularMaterials,Joum,Fac疑lty of Eng.,Un三v.of Tokyo,Seゴ。(B),VoL 28, 参考文献 1) T,Mogami:On t員e工)e∫ormation of granular No、2,19553),4) 2)中の引用講文_138一一 | ||||
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タイトル | シラスのような砂質土のインターロッキングについて | ||||
著者 | 春山元寿・山内豊聰 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 139〜143 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21203 |
内容 | 表示 シラスのような砂質土のインターqッキングについて春 山元 寿*幽 内豊 聰**というものであるo1. ぱじめに 元来,土質力学におけるダイレイタンシ・一は粒子のイ 筆餐ら1)は,さきに.シラスの排水セン断試験を行なンターロッキングとの開係から考えるべき1ものと思われい,その特性の検討に際して最大セン断強さと建常センるが,これはテイラーの氷2)でヒズミエネルギーを考え断強さの差を体積変化の影響として考察した。その結果て, “粒子のインター戸ッキングに打ち勝つためのセンシラスのような粒子形状を聡する砂質土がセン断を受け断応力の部分は膨張に消費されるエネルギーに等しい”るときの体積変化は,拘束圧力に対して膨張するためにと説明されて以来,ビショップ(Bi曲op)8)らによって必要な外的仕事としてだけでなく,むしろ粒子のインタセン断時の体積変化は,その膨張に際して行な5外的仕ー罧ッキングとの関連から考えるべきことを示し,とく事としての観、点が強調され,いわゆるテイラー・ビショにシラスのセン断強さに対してはインター群ッキングのップのエネルギー補正の考Pえ力1がでてき一たoしかしこれ影響が大きいことを述べた。さらに,シラスのセン断強によってはインター官ッキングについての説明は完金に。さτは,限界間ゲキ比より密な状態、では行なうことは、できないo 伽・+σtanφ また,べ一ラム(Bleτ一τ一um)4)は排水試験に,おいて,で,限界間ゲキ比よりゆるい状態、ではセン断抵抗角に対するα一効果なるものを考えているが, τ罵σ撫φこれは体積変化がセン断抵抗角におよぼす影響を,tanαで蓑わされ,シラスは砂質土であるにもかかわらず見か湿δγ/δ∬(ここに,δγ襯破壊帯に平行なヒズミ,δH蹴けの粘着力0を有するのは,インタ餉一一慨ッキングと,そ破壊帯に垂直なヒズミ)で表わしたものであり,テイラれに基悶する体綾膨張によるものであるとしたo・一・ビショップの労え方と同じ内容を表わしている。 糊生土のセン断強さにおける粕蒲・カは応力履歴に基因 さらに,三軸試験に二対するビショップS)の提案を批判するものであるが,シラスのよ5な粒子形状を有する砂したラダニイイ(La甑nyi)5)の研究も,玄た群ス饗一質土はインターロッキング効果によって見かけの粘着力(Roscoe)ら6)が粕±の破壊についての一連の研究に,おを生ずるようになると潔えられる。いて提案しているエネルギー式も粒子のインターPッキ 本報では,砂質土のインター#ッキングについての考ングについての説1明を行なうものではないoえ方を述べ,砂質土のセン断強さに財するインタ 一賞ッ 一方,セン断強さに対する粒子配列の影響を考慮したキングの影響を,シヲスを用いて実験的に調べた結果を研・究としては,つぎのようなものがあり,インターPッ示す。キングの考え方に近づいている。 チェルマン(Kle玉1雛an)ηはセン断破壊箇は存在しな2. セン断にともなう体積変化に対する研究に ついて 一般に,,土を排水セン断すると平均主、応力の変化に,ともなう体積変化とセン断応力の変化にともなう体積変化が生じ,それは土のセン断強さに影響をおよぼす。セン断弓璽さに対するf本オ資変化の影響をこつし・ては, テイラ・一(T&ylorl,1948)以来多くの研究がなされているoその基本とする考えは,±のセン断強さは内部摩擦およぴ粘着力による抵抗の部分と体積膨張が外力に対して行なう仕事の部分,すなわち・ダイレイタンシー効;果とからなる卓 鹿児島大学慶学部助手いとしてセン断破壊域を仮定し,セン断抵抗角は内部摩擦角と粒子間の接触藤と平均的なスベリの方向のなす角との和であるとした。 晶ユーヲンドとアレリー(賛ewland and A1玉ely)8)は、,粒子の配列状態、はセン断の方向と粒子の移動方向との間に違いを生じさせ,この違いがセン断強さに影響するとし,これを体積変化と関係づG』てθで表わし,直接セン断に,ついては式(王)を,三軸セン断については式(2〉を示した。 孚…(φブ+θ)/ く1) t錘θ器 ∫紳 九州大学工学部助教授二L,博一139一衰一1 舌1,したシラスの排水証、軸圧縮試験(k9!cm2)051009881、003094109492、01188十〇222.4610201.176十〇、12三6、畦50.51、玉88十〇.23三1、43301、176十〇66十〇363.6‘重6.28437−0018.47−0、02−0玉63「012、390.517王三、421…、0354一〇U−005玉.3992、07、25一一〇12工.4433.01448−0、1410.43免+1三ま6牽644+432牽226十433−014_027−353一242−112−254−327φm8蹴φご蒐49204630443643444127385238133737331234003436333738043946400441玉836543906384041303554351237303704レイタンシー理倫鬼385040066940681567186652壊0王265446426640663484王213706390喋383640566136620062三861483556351637323706モーノレリ ク質一ソの破壊ま讐i終鱈而b(k9/cm2〉Rovveの声さフ」一タ,イNew瓶nd−Allelyの破壌理論‘!〃蒸、[暫σ1max σ3θo【gl翻735771076921675542376748642063536203365301060玉061236045595733450定常セン瞬状態 φか370002336243432351235203212280030三630502944レイタンシー式を示したo ここに,τm賦瓢最大セン断強さ σ3て1腸び/4ε)…2(45+宴)…一り・・(3) σ瓢セン断醸に対する垂薩応力 φ∫=内部摩擦角 粒着力%を有する土では式(3)はつぎのようにな θ=セン断の方向と土粒子の移動方向のなするQ 角 面/4ε裏漏単位ヒズミに対する体積変化率の割 合・ (1藩/4ε、)一σ3 (45+亀∫) ÷2・μt㎜(45燦)一一・…一一一(4) σ1野唖ぎ穿馴..一、一一。...(2) い重,乱したシラスの排水蕪軸圧縮試験によって求め 瞭葺1無1耀撫r∫た二,三の性質を表一1に示す。この表でαは図一3に示すような値で,ニュ・一ランドらの理論ではα漏45十φ∫/ ここに,σ滞最大主応力2+θノ2で,戸一の理論ではtanα灘4σ!’/∂3’1(1 σ3=最小主応力ギ砺諺萄で蓑わされる。 また,導一(Rowe〉9)は,セン断は内部仕事率*が最 θおよびαは¢o皿一定では,σ3カミプくきいほど!J、さく,!」、となるよ5な条件のもとで起こると仮定し,σ2=σ3なる三軸圧縮試験におけるダイレイタンシーを1+4醐ε1σ3響一定ではθ0が大きいほど小さい。φ∫はσ3にしたセ表わし,図一1に示すよ5にσエ’/σ3’と1÷刺4ε1のがって大きくなり,式(2)と式(3)で求めた値の間には差はほとんどないoまた図一2に示すように,式関係を最、ノ」・エネルギー線とし.,つぎのような応力・ダイ(4)のo酔瓢0であるカ、ら, ここでは, o¢はインター7,0シ う ス6.05,0e。讐0「9型 Fσ3蹴2.D躍cm2 雰抵ッキングを考’慮したダイレイタンシーに.基因していると考えられるo さらに, φ∫はf本巧責変《ヒの祁1正、をしオこf直傑−又11xであるから理論的には定常セン断時のφ∫γに一致する4、ob3 0べきであると考えられるが,蓑一1に示すシラスについ応かダィレ伊ン泳線φ1麟O’12「ての実験ではそのような傾洵を示していないoこのこと 2、0 播初期状態 F漏破壊時 i O 卜麟状態100 0 040。5α6α7α809三〇1、三1、2131,4 1+己v/dε艮図一1 乱したシラスの排水益軸圧縮試験にお ける応力とダイレイタンシーの関係ホ σ1>σ2=σaなる三三i触試験における内部廷事率盆はつぎの 80シラス モール・クー臼ンの破壊基薦 φ〆42。37『平均e。=0970 Cd篇023kg/cm2 R。.。の応力・ダ《レィタンシー理論 φ序40GO2『 Cμ筥0、、、薯秘6,0 \4,0¥ ¥ 、 ¥ ように示されているo)o E一σ遁 σ・’ 一tan(φμ+β) 『2琢導=σガ(1械ひ/4ε、)一 tanβ ¥ 、イ え 、 \ 、2.0\¥ ここに,φμ罵真の内部環擦角¥G 鳶、,ぎ3=説ヒズミ釧醗 β瓢最小主応力面に対する粒子の移動方向角 φμの勲定数をφ∫として,ゴ加β紛とおいたときの、2.0 、 、 、 ㌧ 、 、 監 1 4.0 6,0 &〇 三〇.0 12.0 14、0 σ!,σ:/(1+dv/dε1)、σ3(kg〆cm2)図一2 β諾{5一φμ/2と上式力・ら三竃(3)カ{えらオもるo一140一舌Lしオこシラスの捌…ガく還三i揮り王新薦試態灸結果}6.O ταθ とτ硯はインタはセソ断強さに.対するインター遺ッキングの影響をどの 『ように考えるかという基本露勺な問題を含んでいるo一一懸晒3. 土粒子のインターロッキングについて 砂は個々の粒子からなり,粒子問に作用するカが賜題ついての考え方であるので,個凌の粒子に着目するとイ ひ 1層・ンター掴ッキングが重要になるo 砂質士、のセン断強さは内部摩擦抵『抗にインター胃ッキするセン断強さの部分であるoτd8は拘束籏めに行なう外的仕事に.さに.およぽす影饗をインター戸ッキング効果と呼ぶこと (bジ6にする。これは密度,粒子の形状および粒子表顧の状態必要なエネルギーを補うためのセン断応力と づ σ」τ脅砂がセン断を受けるとき,粒子の移動は.インター質ッキ考えると,これは図一5(a)に示すように体積変化4y/yと拘束ングによって妨げられているため,粒予問に内部癬擦が圧力σcに関係する。完全に.1乍用(mobilize)するためには,まず構造がゆる (c)められなければならないoこれに.ともなって生ずる膨張カミ正のダイレイタンシーであるoまた1,ゆるい状態、にあ生,ずる体積変化に関{系力に対して膨張するたングからなると考1える。インターロッキングがセン断強ンター質ッキング効果は大ぎいo構造が密な状態にあるるものであり,∫一諭とS一面とが角θをな1して一致していないために (a)となるoダイレイタンシ・一は粒子の“マス (組ass)”になどによって変化するo一般に密に.締まった状態ほどイー戸ヅキングに基悶す図一4 セン断強さの成分し・ま, 図一4 (b) ンこ示すように.,セン断のある瞬闘のヒズミ禽においてσに抵抗して殿だけ移動る砂はインター戸ッキングによってアーチ状の構造を示させるためのτdcは,τ4ピ醗篇σぜhからつぎのようにしていると仮定すれば,セン断を受けるとき,そのアー袈わされる。チが破壊されて粒子配列をかえる過程で収縮を生、ずるo 4h τα8一σπ繍σt㎝θ……雪一…n………9(7)これが負のダ’イレイタンシ 一であるo 粒子の形状や表藤の状 σ隆 ταεは粒子のインターPッキングに打ち勝つために行騨 接繍や ↓なう仕事に必要なエネルギーを補うためのセン断応力接触の様式に.関1系し,そ げぐのヲ彦オ犬カミ不規員Uで表画カミ糧であるほどインターP斜 yへ」ッキング効果は,大きいo いま,図一3に示すよると,砂質土、が排水セン6き一→一ダ’うなセン断領域を仮定す,饗.,¶ 領域.」 『二__∫_耐1燭fを受6肚る毛場合に巫・要と la)雛する働のf螺 (b)インタ弔ッキング晦棚されるエネルギーを補う tために加えられる舷ン断応力τは,つぎに示すような部分からなると考1えるo τ=τ力+ταe+τ〔巴し1) W山濫llムV/V・σ。) つための仕箏Wぜ,=1(1・σ、) 図一5 f本駁む変{ヒに.ともなう仕嚇事図一3三軸試験におけるセで,インター博ッキングは図一5(b)のような鋸欝状の ソ断領域かみ合わせモデルで蓑わされるとすると,τぬは, つぎ (σ1>σ2=σ3〉に述べるインターロッキング係一数∫とσcに関係するo く5)図一4(c〉に』示すように=匹面に対する麺1薗1応ブヲをσ,, τ々は内部摩擦抵抗に消費されるエネルギーを補うたセン断応力をτあとし,セン断のある瞬間に.おけるτの,めに必要なセン断応力で,次式で表わされるoうちτ硯だけをとりだして考えると,カのつりあいか τ∫γ=σtanφか・◆一…・一・………一……(6)ら, 内部摩擦抵抗だけ作用している場合は1,図一4(a〉に 集二罪麟1認}一一・一一一(8)示すように粒子の移動力向(f一悪)とセン断の方向(S一画)とが一致しているため,セン断にともなう体積変化となりはなく,τかは一定であるoこれが定常セン断状態、であ τ序幽◎…………9・…・一…一一一・一…・・(9)’り,このときの聞ゲキ比が限界闘ゲキ比であるoとおいて,2をインタ 一ロッキング係数とするo一141_式(8)と(9)から鹿児島市唐湊で採取したもののうち4・76mmフルイを通過した部分である。その粒度組成はレキ分8・9%,砂 σ(tanθ+∫) ταε需 ……一……・…「「……「…“(10) 1一∫taぬθ分67。0%,シルト分20.1%および粕土分4、0%であとなる。そこで,粒子の形状と表面の状態、の影響を除いた場含のインター霧ッキング係数を∫’とするとり,均等係数14,3,比蓮2.37,最大闘ゲキ比L525および最小間ゲキ比0、800である。粒子の粗粒部分は多孔 で£ ∫7鳳一篇tanθり……一騨一…一・一“明臼・・(11〉 σ呂質で角張っており,細粒部分の顕微鏡下における形状は.ガラス質で,角張った薄片状あるいは針状を示す。供試 ここに,θ篇インター戸ッキング角 式(10)の∫を乞,におぎかえると,次式のように粒子の形状と表颪の状態、を除いて労えた場合のτ硯がえられる。体の大ぎさは直径6.Ocm,厚さ2.Ocmで,セン断に,対する水分の影響をなくするために空気乾燥試料(含水比0,74%〉を用い,σ=一定で,セン断速度0,6mm’m圭nにて排水試験を行なった。 ταFσt餓2θ…一一リレー…一……・・一(王2) したがって,セン断応力τはつぎの式で示される。40(a)シラス τ鷹σtanφ∫7+σt㎝θ+σtan20……………(13〉 平均e。=l l85 く x / ∼㌧し !為、.プ!4. シラスを用いた実験結果ヨo x ! ∼ ! 〃 ! 前節で述べたセン断強さの斎成分を実験的に調べるた ∼ ノ 隔 τ防騒めに直接セン断試験を行なった。シラスを鷹接セン断す秘20ると,そのセン断強さは窟軸圧縮試験で求めた値より大ノ τrr!〆zき’い10)力三,セン断における定性爵勺な傾向は知ることカミできる。i、G6〆イτイε十r幽 実験に用いたシラスは軽石流の非溶結部と考えられ,砲rτイro3610 2030σ (kglcパ)50(b)シラス30 平均e。明95340弄 / × / × !匹 ん !/ !ぐさ メざ 弓ノ ■・×訳量30 /、 ! \× τ’r2「o !。/飛 / o瀞硬20 o 〆〆糊丈、〆躊 戯竺L__ 06ノi o メロ ヂヘ10 /。 ○感 / 04名N0胡・/一 10 20 30 σ(kgCmZ)図一7 乱したシラスの排水直接セン断試験によるセン断応力の成分ノノ0△達ム0 実験結果の一例を図一6および図一7に示す。τ方は1徐々に増加して定常セン断状態、において10096モピライ一〇2 .0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10ズし, 定?鷺セン断応プフ τ% となる。 セン断硫、カカミ最大に二図一6 乱したシラスの排三水薩接セン断試験に.よるセ達したとぎのτ∫rはτuよりやや小さいoφ∫rは供試体の初期条件(間ゲキ比または含水比)を等しくすると ソ断応力の成分と変形の関係一定であるのでτかはσの増加とともに大ぎくなり, ヒ ス ミ ε (mの一142一両者の関f系は原、蝋を通る麹線となるoなることカミ予想される。さらに,シラス粒子は多孔質, インター質ッキングに基因するτ4εとτ吻はともに,あるいは,ガラス質で,普通の砂粒子に比較してもろいセン断とともに増加して,体積変化率が最大のときピーので,セン断を受けるとき粒子自体が破壊されることに.クに達し,そののち減少して定常セン断状態で0になる。よる抵抗の都分も生ずると考えられるが,これらの点にいま,τ4講τ硯十τd8とおくoθはσの増加にしたがってついては機会あるごとに明らかにしていく予定であるo減少しているので,㌔はσの増加に対して,ほぼ一定参考文献であるか,または密な状態でわずかに増加の傾肉を示し1)執、L魔野・山内豊聰;乱したシラスの排水セソ断ているoもしτ¢が一定であれば,それは図一7(a)の 特性にiついて,出と基礎,VoL14,No.8,1966.よ5に見かけの粕着力勉の成分になる。また増加の傾 8,PP、51−57.向を示していると図一7(わ)のように見かけの粘着ツコと2)Taylor,D.W.:恥ndamentals of Soil Mec烈a− nics,エWiley&Sons,1948,pp.345−347.セン断抵抗角φ4の成分になる。図一アからわかるよう3)たとえばBishoP,A.W.:Co婁responde捻ce onに最大セン断強さに.おける勉はインター戸ッキングに “S蝕ear Characteristics of a Satureted Si玉t.基圏するものであると考えてよいであろうo Measured in Triaxial Compress玉on”,G60tech− nique,V・1・4,No,1,MaL1954,PP,43−45.5. む す び4) Blerrum,L=The E緩ect玉ve S亘ear Strleagt五Pa− シラスは非塑性の砂質土であるが,そのセン断強さは rameters of Sensitive Clays,PΣ・oc.5tH Irlt.かなりの兇かけの粘着力とセン断抵抗角からなる。シヲ Conf。 SMFE, 1, 1961, PP.23−28.5) 村山朔郎=土質力学における最近の諸問題(とく に砂質土について),「出質材料の力学と試験法に おける最近の問題、点」, 日本材料試験協会関西支ス地帯の盛土,斜面,±圧あるいは擁壁などの取.り扱いにおいて,これらの強さ定数,とくに見かけの粘着力をどのように考えるかは非常に重要な問題を含む。そこで 膏1∼, li召 37、12, pp.97−108 惹こよる.6) たとえばRoscoe,K.H.・Scho且eld,A。N.andこの見かけの粘着力はセン断特性のどのよ5な部分に基 T致urairalah,A.=Yieldin曾of Clays iR States1颯するものであるカ・を知るために,前’述のような考察と Wetter t1}an Critica玉,G60tec魚nique,Vo1.13,実響灸をそテなったところ,つぎのようなことカヨオっカ・った0 No,3, Sept, 1963, PP、211−240、 1) シラスのような砂質土のセン断強さは.式(13)に7)Kjellman,W:DoS玉ipSulfacesExlst∼,G60te− chnique,VoL5,1955,pp.18−22.8) Newland,P。L and Allely,B、H.:Volume示されるように,内部摩擦抵抗と粒子のインター揖ッキングによる抵抗の部分からなる0 Changes in Drained Triax玉al Tests on(}raau・ 2) インター戸ッキング効果はセン断抵抗角と見かけロッキングに基因する体積変化による成分である0 1ar Materials,G60tedmique,Vo1、7, No.王, Maτ.1957,pp、17−34、9)Rowe,P、W,l Tlle Stress−Dilatancy Relation 3)インター瓢ヅキングは密度あるいは粒子配列の様 for Static Equilibτ・ium of an Assembly o{Par−の砧着力に寄与し,とくに,見かけの粘藩力は.インター式,粒子の形状および粒子衷面の状態、などによって変化する。 ticles in Colltact,Proc.Roy.Soc.LoHdo嶽,A. VoL269,1962,pp.500−527.10) 春山元寿。由内豊聰:飛したシラスの排水セン断 以上述べたほかに,締め圃めたシラスのインターロッ 抵抗について,九大エ学集報,VoL39,No.2,キング効果は,止.カブリ圧や水締めの効果などで,あた 1966,PP.1−8.かも粕土の耀密現象のように時間の経過とともに大きく_143一 | ||||
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タイトル | 粒子形状を考慮に入れた砂のダイレイタンシー効果について(乱したシラスのセン断特性に関する研究-第2報) | ||||
著者 | 藤本広・杉尾哲・香月正直・宮崎明 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 145〜153 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21204 |
内容 | 表示 粒子形状を考慮に入れた砂のダイレイタンシー効果について*(乱したシラスのセン断特性に:関する研究藤本広**杉尾哲紳*香正月宮崎第2報)塵****明*****一効果の画から解明しよ5とする易合には,これまでに1. まえがき提案されている定量的なダイレイタンシー効果の表示 一一昨年,筆腐(藤本)は乱したシラスを砂とみなして式凱4}に,さらに直接的な粒子形状を考慮に入れたインそのセン断特性をダイレイタンシ・一効果の面から検討ターロッキング効果を定量約に表規することのできるタし,シラスの非排水セン断試験で求められる見かけの粒ームをそう入する力がより合理的な説明が可能であるこ着力C好は、,セン断中の正の体積変化に.起因する負のとが明らかになったQ本文は以上の実験的考察の結果を聞ゲキ圧(一町)によってその大部分が構成されている(1) 粒子形状を考慮に入れた砂のグイレイタンシー効との仮説に基づいて,破壊時(軸差応力が最大のとき)果という一1股{ヒしオこテ・一マと, (2) 舌Lし六こシラスのセの非排水セン断強さτ好を,粒子のインター#ッキンン断特性の解明という命題とに,項を分け前圓の続報としグによる抵抗を含めたダイレイタンシーに由来する有効てまとめたものであるoなお,上述の問題、点に関して春垂麹一1芯プコσ/の理訪1曾こ揖三う内薪蝶濁察抵抗の葺濤ゴくというこ山氏5)が最近同じような見解を発袈されているが,そのとのみで議明できるとして次式を提案した1)o考え方の根拠が著者のそれとはかなり相違していること τこげ=σ〆tanφ品F(σ鎚∫+乞のtanφ好……(1)をあらかじめ付記しておくo ここに,軌ブは非排水セン断試験で求めたセン断抵抗2. インター瓜ッキング効果とダイレイタンシ角,σ好は1司じく全薩芯力であるo 当時この考えプ『に対一し,三笠教授から, シラスの(瓶の大きさからみて負圧よりも粒子形状を考慮したインタ 砂のセン断特姓を考究する場合にダイレイタンシー効ー群ッキングに主因を求める方が合理的ではないかとの果が無視できないことは罵知のとおりである。ところで示峻を与えられ,また掛上助教授からは自然成厨の鼠さこのグイレイタンシー効梁に関する従来の報皆をみてみない試料と誰,した試料との闘のC虻の差には地質約な成ると,その効果の大小を左右する試料側の内的要騰とし函による構造」二、の変化を考慮に入れる必要があるのではて粒度,粒径,粒子形状ならびに密度または間ゲキ比なないかという指摘もあった2)Qこれらの指摘はすべてもどがあげられ,外的要素として試料の拘東圧力(三軸圧っともなことであったが,鰐象を乱したシラスの非排水縮試験の場合は側圧σ3)があげられている。これらの要・セン断弓頚さとい5ことに限定した場合,あなカミち負圧を因のうち,粒干形状は,図一1に示すようにインター醤無視することもできないのではないかと考えられたのでッキングの程度を最も強く支醜するものと場えられる。その後,三笠教授の示竣を参考にして負圧とインター抑いま,粒子形状以外の他の試料条件が同一・である場合をッキング効果との定暴的な分離計測とい5ことが,間ゲ考えると,一定の正の体積変化を生ぜしめるためには粒キ圧計測を伴う非排水三軸試験と体績変化討測の排水三子形状の複雑な試料ほど大きなタトカを’必要とすることに軸試験とを併行することによって可能になるのではないなる。このことは換薔すれば,試料のセン断時の条件がか,という予測の下にさらに実験的検討を進めてみた。同じ場合には粒子形状が複雑な試料ほどダイレイタンシ ところが,その考察の過程で,シラスのような独特のーは起生し難いということに1なるoこのよ5にダイレイ粒子形状を撫する砂質土のセン断特性をグィレイタンシ 串 昭和40年度土木学会西部支部礒究矩表会にて一部発表 特 宮ゴ晦大学工,学部ニヒ木工、学科助教授 工修 紳* 九州大学工学部がく工,ニヒ本学科助手串艸*K.K、「剥土「期発望ンサルタント1凋査課*串申*率 千勇讐靖1、ニヒ巧く萄;ブく∬Kニヒ7仁可臼虜所タンシーの性状は粒子形状によって強く支醗されるわけであるが従来の研究報告をみてみると,特に粒子形状の影響を直接的にとりあげてインターPッキング効果の面から定量的に蓑示した例は昆当たらない。 たとえぽ,A・w.Skempto疏6)は,砂の体積変化(∠y/_王45_舞一・・n・(纏) ひ 写 ∫ ξ×(1+薇)…(4)一幽甲を誘導しているoここに ル コ } τ ↑(a)インターqソキングなし ↑侮)インターロンキング低位φμは粒子間の物理的な(c)イン外恥キン1グ中位真の摩擦角,亀は軸方向(d)インターロソキング葛位のヒズミ速度,評はε1窒立子牙づオ犬とインノター瓢ッキソグの程1斐 園ヨy)を平均主応力σ〆鷲(曜+曜+σ3’)βの変化によるに対応する体積変化である。(4)式によればφμを考ものと,セン置折1芯ブヲτ漏[(σデーσ2ノ)2十(σ2’一σ3ノ)2十・(σ3’慮することにより,インターPッキングの影響がある程一σ!’)2]レ2/3に.よるダ・イレィタンシ・一とから成るとして度袈示できるであろうがそれでも粒子形状の影響ということになるとかなりあいまいなものとなるo次式で表わしているo ところで赤井教授の資料によると,セン断が定常状態 竪一Cc(4σ1’響糊)÷D[(」σ1’瑚)2になったときの究極応力(σrσ3)こ。と(3)式の(σ:一 →r(加2’一∠σ3ノ)2÷(4σ3ノー4σ1’)2】1/2一く2)σ3〉,∫,およびそれらの滝1力によって喬隣した内都摩擦角 ここにCcは圧縮係数,1》はダイレイタンシー係数とφ巳むとφげもともにほとんど相等しいoこのことは,セ呼ばれているものである。この場愈はDに上述の試料側ン断が進行して定常状態に達した脚皆では,セン断領或の内的要圏が一・括されて含まれているものと考えられにおける抵抗はダイレイタンシーのない,換需すればインター群ッキングによる抵抗のない粒子間の真の摩擦抵るo抗と粘着力とでもってほとんどなっていることを示すも 赤井教授慮)は,定側圧非排水益、軸試験の場含に対するのである。ダイレイタンシー効果の定量的な衷示式として次式を提 つまり,一般の砂の場含,とくに粒子形状が球に近い案している。ものほど (σ1毒σ3)ノー(σ!浮3)7∫+(髪)一一(3) (σ1一σ3)r∫≠(σ1一σ3)こボ・…一一・”一『p一(5)ここに(σ1一σ3)∫は破表一1 試料砂の物理的指数麟の帷応加娠三三三望璽慶 葡妊大酬砂1 1蜘ラ巫遜シ劉 蓋崎塑.鵬雛羅デーσ3)げは試料の樵藩・カと内音罷属刻察とだけ凄こ才汀ち勝つに要する軸差応2mm以下「粒子此霊気乾含水比m皿x γ4プコ音君分,4∠’/4ε 4(認Vγmil、7ご度V)/」εは単イ立セン断ヒズミの変化に対する体積膨張率の増分,つ寮m3x γs猷糊ゲm藍nεmax・ε80比膨張指数(腿1atancyIndeXID・L)と称されているもので凌)るoよるインターロッキンタームは出ていないo 一・方,P。W、Rowe7)05980833玉.1529/c蒲31「25Gg〆cm$0816 〃0730 μ王、665 〃〃o.571王、0280、8651.8ア3三、737 “0959235709701、032、1.429 2、62 2、47 王84% O、50%一一9〆cm32、7GOO.85386、59682、8弩67「}%13、8ヶ122〃O「160m燃0110mm0 400m1110内230nln10190mm53〃1.8GOmm0、220nln竃0「033mmO、001mmO O641nnl1,501.807、1034“!553 〃1、340 0 0三〇〇961「G5嬉1cm30、670 〃1.869 ク O o1GO弩000/Pエo196%041%06200。6亙5、・0677 Poo ρユ08.2〃2D、7ヶ2810190D工4GO三〇〇弩 O DO 225m11101工8mm三、go免は匹試験時の初期腿ゲキ比o王OOo 1(3)式にも粒子形状にク撃獺蟹果を直1妾に表オつづ阿0、64962057 〃 2、工00 絃 士度021%2452,341「435 〃 !.495 ヴシ ル ト大ぎさを表わす尺度で2.79工、6479/cm311,7759!cm3 砂りダイレイタンシーの2.63 80)60欝 豊 浦 砂◎大淀lil砂〇四家シラスo$梅久保シラス①戸崎シラス囑40×粒度灘文シラス岡は,一応,インターβ 20に入れてエネルギー論的に.ダイレイタンシー・効果を表わす式としてEoッキンク}の累影響を考薩ヂOO−310胴2lGD10’1粒径図一2 試料砂の粒度曲線一146一10L(m鳴1010馨が成立すると考えられることになる。(5)式の近似度は粒子が球形に近い試料ほど高くなるものと予想される。 これより著姦は粒子形状を考慮に入れた場合のダイレイタンシー効果の表示にあたって,(3)式で示される赤井教授の理論に.基づいて次のように考えることとしたo すなわち,い家もし (σ1一σ3)げ>(σ1一σ3)品なる実験範が求められたとすると (σ1一σ3)7だ(σ1一σ3)8(σ1一σs)芭…一一(6)で示される(σ:一σ3)εは粒子閥の物理的な真の摩擦抵抗写真一1c四家シラス(0,25∼0。42mm)の顕微鏡写纂写真一l d梅久保シラス(0.25∼0.42mm)の顕微鏡写輿写真一1e粒度調整シラス(梅久保)の顕微鏡写輿(0.25∼0.42mm)以外の何らかの原因による内部抵抗を表わすものと考えるoただし砂の場合,いわゆる糀性土の界面化学的なi曳象による粘性抵抗は無視しうるものとするoこのよ5に考えると砂の場合には(σrσ3)εを粒子形状の複雑度に応じたインターロッキングに1よる内部撞抗とみなさざるをえない。したがって,(3)式は,結局,次のように書けばいかなる砂に対しても成立,しうるものとなるo @1π聯1;徽購∼叛)、}…(7) ここで,春由氏が交献5)で,シラスの場合のダイレ写真一l b 大淀川砂(0.85mm以下〉の 顕微鏡写翼写真一1f シラス独特の粒子形状を示す顕微鏡写真一147一イタンシー効果を(3)式の (44/δε)σ3でも87いるが,それは外的仕事である(d∠/4ε)σ3のタームに,内的に消費されるエネルギーを表わす(σrσ3)邑のタームを包含させるという矛盾をUテス塾 ・’O ODテス1 ● ■魂’び。。。・・冗 50そのまま肯定しているからで,i著煮らのように.紮5考えれば,シラスに対しても(3)式で十分で)476548ってすべて表わすことはできない,と報告して7156過513QD ooO Q評 。。。×××x×x朕6げ 》輝・一・…4−ま23}311210δ σ㊤漏1Gkgノ。摘2 ×ある。 ρε3’ 綜端,脚15. 非排水ならびに:排水鼠軸試験に;よ, x 2 O Dr漏O.890 る著者の輿験 ×09》⊂x 1 3,1 試料と輿験方法>く0 表一1と図一2は試料の物理的性質と粒度曲 ×線を示したものである。写真一1訊∼fは粒子6保(自然粒度)シラスから豊浦砂の粒径範囲に5O o ×蚤3〈2 X .6L△、.., 三i軸1王縮試験は,σ3一定の非排水試験(間ゲγイ驚L5959/cm3” ●_,b31G。。。。。o。。。。。。Qooo禦40D〆G783G lo o,155國一4 梅久保(粒度調整)シラスの排水ならび に非排水三軸試験による応力,体覆変化4 および1間ゲキガく月三とヒズミとの1契lf系0キ水圧計測)(CUテスト〉と排水試験(体積変化訓測〉3』2 ε(%1●o 2 』 o.4・ 6 8 王G I2 14 16 18 20}1[・25{e鷲O、6504GO5〒王oDテス1_5G O5 し0 2 4 x608 1q●12 ま4 16 18 0 一 × 。。 ε(96)ラスはいずれも宮崎県内のものである〇,5 to ×は水締めと振鋤を併用して求めた値であるoシ6010蒙δっているo衰一1の9r,、賦は気乾試料で,θ,煽、,uテス16 〉くo o一4ややその均等係数が豊浦砂のそれより火きくなQ l5望 0等しい部分を水洗フルイ分けしたものであるがア1 町蕊oOO ×o o’ 。 × o8冥0200×スは豊浦砂との比較を厳密にするために,梅久り ・・ε (%}×の顕微鏡写真である。粒度調整した梅久保シヲ 7 77σ3司Okg/cm202 4 6 8 10 12 14 16 18了2鴬隔 幅o一!)(Dテスト)とをすべての試料について同一条件の下で孝予なったo撃≒謬V本の擁団法は罫紅{蚤5cm,蕩さ12cmとし,脱気フ郵で完全飽和さ・せたo問ゲキ水月三議1蝿装i澄はN.G.L型であるo圧縮速度は0.85%/分である004 6 8lO l22 0ε、(%) ピo『 購 ×× × x x ×x I1 4 o2 4 ’6 8×ξ.(%1_ 3 Q スo x) 2 苓毒1孫・x2}斗2︶︳3 −4図一3104 6 8 3.2.1 粒』子形状を考慮した石少のダイし/イタンシー劇1 果 図一3,図一4は代表的な豊浦砂と粒度譲1整シラスの比較的密な場合(相対密度P7・は荊者で0,78,後嘱でQ・89)のCUテストならびにDテス1・にぽる応力・ヒズ一執♂・6,室1まoI l !10 12 32 実験結果とその考察lO 12。。 ε,(%) 05蓉 o Q6菖OO oア” OO oo% 081 09豊浦砂の観…水ならびに非排水三、軸試験に.よる流、力,体稜変化および問ゲキ水ぼとヒズミとのi嬰ll系ミ曲線である。両者とも,間ゲキ水圧U泌の変動状態と体積変化(4y/yo)の変動状態、とがよく対応している。これらの図からシラスの破壊時におけるUψの負猛になる程度は豊浦砂の場合に比べてかなり小さいことがわかるo これは,著渚が先の報告ηで予測したほどにはシラスの破壊時における負圧がそれほど大ぎくなかったことを示すものであるo 図一5は四家シラスの比較的に低密度(1)r聯0滋2)の一148一㌃ 44 o O oO,8 oQ o 3㎝I0OoハO2}e笛1520γ4=0.92ア9/c購5ヤ o0、5 0、6祇闇9,躍042084 6o16lO 工2 14Oフ 08 09 10 口 12 13 1、4 初期聞ゲキ民(ε2〉15図一6 初其別言罰ゲキ毒ヒ(θo) とダイレイタンシー垂皆数一o2◎ム0,2σ3漏LOkg/cm2一 〇0蝋3− O鰐麹隈5〃 \ \・・鞍講識長尋き華0、6 1QOb 2ooo●σ3漏LOkg/cm=。σ3漏L5kg/c旧2lll、審二響葬塾』轡 5 。。。。。。QO。。。。。。。×New!andおよび㊥悔久保(粒度調整)9!,6”一 50。σ3コO,5Rg/cmを貸宝.866 (D、L) との牒封系(一りσ1られていることとは若干異なるoこの場合,私や粒度などの試験条件の相違はあるであろうが,応力・ヒズミ曲 2G O4×Xx㌦Xx× xx x xXX ×X X× xx8︵×/23 −1は図一5の傾向は不自然でないoしたがって,定性的に X× X×× × >(Xダ0線との対応関係からみた場合,Pr讐0・42程度の条件でO。0214 6ε一ただたんに“ゆるい”,“密な”という試料条件の表現の0!0 12 14みでダイレイタンシ・一の傾直1を:予測し規定してしま5の%)は聞題である。一 表一2a∼£は全試劉のDテスト結果を(3)式によ・? 一2て整理した結果であるoこれらの表から〉一般的な傾向と 図一5 匹1家ノラスの捌i水試験に.よる応力, 体積蛮化とヒズミの関係して,赤井教授が指摘されているように,グイレイタン場合のDテストによる応力・ヒズミ曲線であるoこの図シー手旨数D.L竺‘∫」/4εをよ1司じσ3の下1では桑男糞明「爾ゲキでわかるように著商らの実験では,シラスの密度が小さ比8。が大きいほどノ」¥さく,また60力羅司じ場合にはσ3い場合でも(4γ/γo)の曲線は,負のダイレイタンシーが小さいほど大きくなる傾向のあること力陽っかる。(σ、の領域内で,いったん最低、点を示した後再び傾斜はゆる一σ3)げと(σ1一σ3ルの関係については後(図一8)で詳いが増加傾向を示している。この点は文献5)に報告さ述する。 蓑一2a豊、浦砂の排水試験結果麟ド憲詔イ小簾盆益∫・’ 図一6はθoとD謹.との1蝿係を,σ3をOoσ3、k9/cm鴛06000605061030300,6303、00、95508三40、8333、01297112329121249、800一〇17587767、OOO1776すれば,シラス系統のD,Lは同じθoの111469。0979.OGO0、03』7普通砂に比べてややD.Lが大きくなる傾53000、7三4向がみられないこともないではないが,な0、8317、9546、2922、00.7367、4832060玉40、7480、6602、01、50、6玉01」006400650066006800.620063006600670071075876940707557904、3486、0915、50057745.0005,5893、2002、90006250138000526600533ついての断定は避けるべきであろう。艮500玉5000070 図一アは衷一2の資料を相対密度ヱ)7・に、29053、9893。1851003573193ユ00、7・正610583550374520990,9352、24209910δ0420δ9!928ユ924050、6322.9991570圭775三573王523玉、5001、6080、2250073!、5000、02615000。108表一2b 大淀川砂の排水試験結果θo06400600σ=,k9/cm3幽/4ε(σエーσ3)/, (σ1一σ譜)7∫,k9/cn122、003027、6241、50、7235、833に,粒度,粒子形状の異なる試料の内的条4.05037610,5にぶんにもθoの範囲が狭いことと,さら3、3380、80嵯0505050591077446751、01.0る。この図から,もしシヲス系統の試料のθoとD・1・とカ∼逆Lヒ{列白勺な憂劃係を有づ嚇ると9、6252、00、650パラメーターとしてプ胃ットしたものであ一(σrσ3)、‘1三〇503005830743G74310100856(σ工一σ3)r∫9、887065006200640065020k9〆cmぜ『10105075806830690(σrσa)f牛を単にθoのみでもって規定することは不合理であるので,ここでは上記の傾向に対してプ群ットしたもので,参考までにNewlalldおよびAllelyの資料4)から散弾を球と仮定して求めたεm鳳,θminよりD7.を計算した値をプロットしておいたo図か(σエーσ3)μ, (σエーσ3)rrら次のことが明確に.指摘できるok9/cm2k9/cm2702047485.300三7204、2000.550DJ.は大きくなるo (2)同一P7では.,σ3の小さいほど一(σエーσ3)財0、6131007763、9983、2223、000022D06300.51,0131.9玉214G51。400o.010_149一 (1) 同一・σ3では,Prの大きいほど表一2c 四家シラスの排水試験結果σ3・k9〆cmうθo20201.0141、王301320I、51.39015151、0301、01、230(σ・エーσ3)r∫,(σエーσ3)翼, (σエーσ3)r∫k傷/cm2一(σズσ3)”k9/cm90309三1.5289,5001、410G、345!o.4339、7467.70Q2「G509.27490588.5000、5601.610010805040353017208482、O1。030(憲器葱イ 10、9107、3876、85280006GOO5、5715.300085002707、6665.5002.王70370035002、9001.82010.3399.6131、1701D0「452592985三456751.520三〇02244「344三、G50〇、51,0875「2575223412047201230050.6253,4563.1432.5000、6400。50、4083、0122.8082、60002101、490 25賑瓢2、Ob『31511、5200、6201−10ど鰭婁1琴1難1麟i O「5表一2a 梅久保シラス(自然粒度)の排水試験結果 1600.962096009530、965200、125 10 399三0 201 8.1381.oO、55 97) =卿、D,耶α紹1(憲訓(憲劉(匙聯司1三セテ臨.而/グ冒8、6001.5507、8366,20016400、382 5。9王95、5374.6000.9400 612 3「8243、5ユ52「1001。42010.1493雛替羅釧謁鐙ll:8翻護窺鶴瑠:1銘摺o蔦馳。需05鋤,D,=磯9)α5王O l52,0 253、03、5 σ3 (kglcm=) 國一8(σ1一σ3)己と鋼圧σ3との関係(2)の傾向は常識的なダイレイタンシー表一2 e 粒度調彗甕シラスの拶トガく試馬灸結舞匙σ3、kg〆cm21.41013アOI4901、490厄︵緬酬8044〆漉2「00.285150363053707921005効果の傾向を示すものであるが,(3)の傾(憲劃(簿副(!謡あ、離,粒子形状の影舗輸こみ禍10862鵬王0,2908「649810燐6、4335.8963、8533、467劃2240163015700900ε 媚/ぬ0.830200047G.840玉、GG、2290850O、50324醸離i(㌫論∫遠壁i‘讐福.815945802嵯858「055 730007654 35三 4.10GG.2512324 22000.王24“角張った傭i平なもの” として…著堰もその偏平性を強調していたが,今回改めて広い範囲で顕微鏡観’察をしてみると写真一茎e,1fにみられるように;意タトに立、体的に;き芽っめて複雑な形状をなしていると、思われるものがかなり多12四 21「1きが相:互に拘束されるからであろうQシラスの粒子形状については,従来,たんに衰一2f揮崎驕砂の排水試験結果σ3,k9/cm21ものとして璽要であるoこれは粒子形状が複雑なほどかみ合いが強いために粒子の動1儲灘i量に混在していることが確認された。したがって,比較Ne』vEar曲よびAII81g的に粒子形状が単純で球に近い豊浦砂や大淀川砂あるいは完全球に近い散弾に比べると,正の体積変化を生ずるまでにはそのインター胃ッキングによる抵抗(この場合かみ合っているシラス粒子一の突起部を破砕するに必要な力も含められよう)に腕ちかつにはかなり大きな内的仕察量が必要なわけで,これによって消費される内部エネルギーの分だけ(σrσ3)∫や(σ1一σ3)げが丸みのある一般砂や散弾に比べて大き’くなるわけであるoシラスが砂質土としては意、外な位の大きな強度定数,とくに晃かけの縮着ツフC泌を有することは以上の、点に主因があるものとi考えられる。GΣ 國一8は1)rをパラメーター一として(σズーσ3九=(σ1一o0 0「10203040506070「809 10σ3)げ一(σ1一σ3)μとσ3との関{系を示したものであるo Drこの図により,明確に(σ1一σ3)乞はσ3に,比例的に.増加 図一7ダイレイタンシー手旨数(D。L)と 堆揖対一密度(五)r) との関{系しており,同一σ3では粒子形状の複雑なシラス系統試D.1,はブくきくなるo料ほど,またヱ)rの大きいほど大ぎくなっているoこの (3) σ3とPrが同一の場念には粒子形状が複雑な図と図一7とから(σ1一σ3九とD.L とはσ3に対してシラス系統の試料ほどD.Lは小さいoこの傾向はとく逆の関係にあることがよくわかるoに粒度が相似している場合には顕著に.現われるo(1)と 表一3a∼eは蓑一2の(ら一σ3)∫,(らイ3)ガおよび一150一式を提案したoその際インターロッキング効果について表一3a豊流砂の内部摩擦角80φ∫φr/φ瓢ψ∫一φr∫はきわめてあいまいで定性曲な説明しか与えていなかっφr/一φ鱈た。しかし,上述のDテスト結果の解析と後述するCU060043008’38P52’Q、61041。59/38001’38020’3。58’一〇〇支9’0.62042。38’37。39’31043’4059/一〇〇〇4’0,63040。24’36026’36。52’3。58’一〇。26’40。40’36。55’34045’3。45’2。10’41。12’37032’35。04’3040’2。28’0、66039。46’37。57’34。48’4。42’3。09’ 8. 剛e繍0650068040041ヂ36。52’36052’3。49’ooOO’ 70、69039。42’35039’36。52’4。03’_1。三3’071041。09’38。04’36。52’3。04’064006504。16’テストの結果とから,上、記Cμの主要部分は.シラス独特の粒子形状によるインター群ッキング効果に起因し,負“∈61。12’表一3b 大淀川砂の内部摩擦角/c㎡=O ICぜr嵩O φ‘1φd嘔4420/φ」,富3730 7 /φぜ一一(σ蓋一σコ)r !/」里灘5一一一一一(σrσ])r〆! 4 ノ }グ ト380φ∫φア∫φ勤φ/一φr/φr∫一ψμ0.60041020’37047’35。42’3。33’2。05’061341。48’38。06’36052’3042’1014’0,63041。02’35。45’35。42’5。17〆0。03’0.64040c59’39Q34’34。44’1。25’4050’ ノ \\ 、 7 _ 、 、 ¥ 、 1 、 、 、 l l0 1 σ (kg、/cめ234 56ア891G U12131415表一3c 閥雰濯シラスの内部揮聾擦角豊浦砂のDテストによる瓢ohrの応力円図一9&θo 繭、e=O.6500。54’2018’47056’47002’4404堰’1.03054004’52。28’42050’1、05057。鷲ノ55。37’41。58’!,13046018’45009’41009’1、17047P41’46。三9〆畦0。29’1、23045。玉9ヂ44。04〆41。48’1。王5’2016’4’芝o玉9’43055’42。51’oo2窪’1。04’1,3904三〇36’40。33’39。41’三。03’0。52’149048P39’47。31’嘆3。46’玉008’3045−1、52043。工3’420玉9’39。3玉’oo57’2。48’三,o玉41.3201036’1。34’ 79。38ヂ13。39’四 6玉009∼4000’1022’5。50’ 5奄5φγ∫ψμ0.950畦8。22’47。17’0,96252つ26’51。08’0、96546。三4’45。50’0、97046。57’460三9’42022’44。11’φ∫一φr・∫3。06/43003’1。ユ8’8。05’42。39’oo24〆3。無’oo38’3。57’φ富‘φ∫一φr∫ 71、37047055’46。52’43。06F1。03’30416’46。57’46。04’4105‘隻’oo53’4。玉0’!、{隻9049。43’480正9〆43。玉2’1。24’5。G7’王49052。35’50054’46。OO’工。41’4054’φr∫φ撰二φ∫一φン・∫2_ 7 \ ¥ 、 ヤ ペ ヤ ヤC,’主C薦1 \ \ \ 1 、階 1 、! 『I l l I I 012345678910…112B σ (鴇「cパ)表一3£ 声崎橋砂の内部摩擦角φ∫l/織騨グ冷_胴ll識51膿瀞髪:ξ一一\、4 −’ 、、 \ ぢ ペ ヤ3 7 、、 \ グ’ 、、、 \ 、φr∫一φ泌1.4!060! 、 、 、 のMohrの応力円表一3e 粒度調整シラスの内部摩擦角φr/ \ \1 \ 、図一9b 豊浦標準砂の非排水テスi・による破壊賢善∈φ∫ ト ¥ ¥ 、 L常6θo ! N G123456789iG1玉12 σ (kg!cm2)φr/一φ起三。05’ ノ ノ幽(鷲鞭 ノ ! ア ト ー一一一一有効応力表示 3 2 王表一3d 梅久保(自然粒度)シラスの内部摩擦角φノ ノ㎝(綱溜9/cm3 ノノ 全応力表示 ヰC、瓢180\ ¥¥ /1 、 、 2φンゲーφ竃0、84944CO6/43。15’42015’0。51’085045。29’44。22’43。25’1007’Oつ57’0.89042。09β41。57’40015’oo12z1。‘12’玉。oo’図一約 a梅久保シラス(粒度調整)のDテストに一 よるMo且rの応力円7 『4! C、、麟0900kg/cm2 φc・6 φ四=383。 / C1、漏0.370 !!_5{ ノ ず(σ1一σ3)麗力・らsi且φ凱[(砺/σ3)一1】/【(σ三/σ3)十1】なる関係を利用して求めたφ∫,φげならびにφこるの一覧表岸骨C亡鱒 まえがきで説明したように,一・昨年著者(藤本)はシラスのセン断強度式として,非排水セン断に見られる見かけの粘着力C“を,インターロッキング効果を含めたダイレイタンシーに,よる負圧からなるものと予測し(1)_151一8o一一lotalslreSS一一一一elfeclivestressφ1”讃・4㌧∠一一 一である。 3,2.2 乱したシヲスのセン断特性φご。一/ z ノ イ1 , 』¥、、 ノノ/ , ’ r ‘o 1 2 3 4 5 6 ア 8 9王01三12B・図一10b σ (kg/c偽2)梅久保(粒度調整)シラスのC鴛テストによる破壊時のMohrの応力円蓑一一4 強度定数一饗葱表試CU・テスト料θ c“,k9/cm2φα,。幽ごご,c41曇’7φ撫,りk9/cm貸0、6150「632豊 浦 砂0.6520250o44「044『o0「6690 717 o− 0−41、9 o「一毒4、0 G−4玉、G1、0200810052D4三8照累シラス11921畦29梅久保シラス0,9620650岡 (粒度調艶)142D0 900 38、3O「8500 340 35.031546。437.937、037、337。9409o.一〇一〇一G.一〇一0。一4!0o一3900.520463030043「00480025045.043、0 0、一0「620ヅく 淀 擬[ 石少蜻 橋 砂k9/cm琵D。テス}1{匪込1尋 φバφに、o40836836・美0.38り3530、35042003504300.30043「玉0、37044.4O「370‘1450、3004護00,一425425O.一41、50.4000一圧による部分はそれほど大きくないことが改めて確認さなり異なった烈蛸犬:のもの1であるカ・ら,弓螢度定数を求めるれた。に当たっては,試験力法の選定に,十分’洩意、する必要があ すなわち,前節で説明したように,①シラスのD・Lるo韓豊浦砂などのDJ.と大差ないこと,②(砺一σ3〉r∫篇4,む す び(の一σ3)計(ら一σ3)εなる概念規定にょり(σrσ3)呂は独騎の粒子形’状に基づくインター質ッキング効果による 転ししたシラスのセン断特1豊をダイレイタンシー交む果のもので,この鱒がシラスでは一般砂に比べてとくに大ぎ悪から数年来検討してぎたが,その過程で,砂のダイレいこと,しかも③(σ!一σ3)εは体積変化に薗接1乍用せずイタンシー効果に粒子形状が場合によっては密度より以C泌に相当すること,が確認されたが,この確認の上に上に大きな影響を与えることが判明した。そしてまたこたってさらにCUテストの結果を勘案しながら改めて鼠の事実はシラス独特のセン断特性を解虜するための主、要したシラスのセン断特1生を再検討してみるoな手がかりともなったわけである。 図一9a,bならて)肋こ=図一肇Oa,もは,豊溝狩沙と米立度 これまでの研究結果を要約すると次のとおりであるo調整シラスのDテストとCUテストとによる破壊時の (1) シラスの粒子性状はたんに角張った傭平性のあMohorの応力円であるQまた,表一4はそれらの霊、軸試るガラス質というより,立体的にも複雑な形状を有して験で求めた強度定数の一・覧表であるoこれらの資料からいるようであるo (1)一般砂系統の試料のφcジとφαは等しい。 (2) 砂の蕪i紬セン断におけるダイレイタンシー効果 (2) 一般砂系統試料の全応力表示によるCcωはDテの表示式は赤井教授の提案した (3)式で十分である。.ストではほとんどゼ戸となるo (3) 粒子形状を考慮する場合は(7)式で示すよう (3) シヲス系統試料のφc〆とφαとは等しい。に(3)式の(ら一σ3)がを(ら一σ3)罵と(σ亡σ3)εの (4) シヲス系統試劉・のCcτ♂とCdとは等しいo和と考えればよい。とし・うことカミ秘寡言忍されるo (4) D.1.はσ3カミ同じなら 1)rカ㍉大きいほどプくきこれより, CcボCc、む’=Cc晃むs一明ひ・P『…一………・一(8)く,Pγ力阿溝一ではσ3カリく二きいほどノ.1\さいoなるC偲sカミ負圧に走些巨ヨづ一るもの1で,Cc重♂鷺C‘はインタ (5) σ3,Pγが岡じときは粒』子形状の複雑な砂嬉;どーPッキングに基づく抵抗力であると考えられるoσc鵬D.Lは小さい。この傾向はとくに粒度力糠司じゴ易合に著とCσ〆漏Cαとの割合がどの程度になるかは,シラスのしいo種類や相対密度などによって異なるので}概にいえず, (6) (σ1一σ3)r∫一(σ1一σ3渇繍(σrσ3)むは粒子のか今後の研究にまたねばならない。ただ,今圓の実験ではみ禽いによる抵抗で見かけの粘着力の主要な要因であICc螂はCCtむの36∼46弩となっているoるo 以上の考察結果から,乱したシラスのセン断強度式と (7) (σ1一σ3)εは、σ3に,比例的に増加し,同一σ3のしては,著潜(藤本)が先に,発表した(1)式に,よらず下では粒:子形唾犬カミ複雑な試料・ほど大きく,工)rの1大ぎいとも,実用上はCoulombの式一一S徽C十σtanφ一でほど大1きいo(σ1一σ3)己は工).王。 の傾向と・逆の1粥1系にあさしつかえないことが判明したoし。かしながら,シラスるoの見かけ圏の粘着力の本質は,あくまで負蕉とインター禅 (8) シラスの体巧責変化は1)7==0.4程1変の比1絞白勺ゆッキングによる抵抗力で,いわゆる粒性土のそれとはかるい状態でも収縮一》弱い膨張→定常といった変動を示一152一す。参考文献 (9)シラスを含めて,砂質土のCαあるいはCα♂〈=Cのはインターロッキング効果によるものとみてよいoi) 藤本広:シラスのセン断特性について,士と基礎, 13 巻2男・, 40−2, PP.56∼64. 文献1)討論.2) (10♪乱したシラスの非排水セン断によるqjま,50、%以下の負圧による成分と50%以上のインター粘ソキ3〉 D.W.Taylor l Fundamentals of Soll Mec肱nト cs, 1956, pp、329∼359.4)赤井浩一:砂のセン断におけるダイレイタンシーング効果による成分とからでなっているQ 本文の実験計算は宮騎大学土木工、学科学生のシラス研 効果,土木学会論文集,No,58,33−9,PP.76∼8L5)靹」.1元寿,1.Ll内豊聡=シラスのセン断特1性につい て,土木学会瞬部支部研究発表会,4ト1,pp.9∼13、6)A,W,Skempto頁;Tbe Pore−Pressure Coe備ci.究班岡元純孝,、鶴巣佳彦,原田健郎の諸君の労によると eロts ln Saturated Soil,G6Qtechnique,Vo1、10, (1め 乱したシラスのセン断強度式は1爽用上はクー慨ンの式でさしつかえない。ころが大きい。蓑た本研究は“シラス地帯の防災に関する研究”の一部として文部省科学研究費によって継続されてきているo以上付記して謝意を表するo一153一 No,4,Dec。1960,ppユ86∼187.7〉P.W,Rowe l Stress−Dilatancy,Ear甑Pressure and Slopes,Proc,ASCE,VoL89,No、SM3, May王963,PP、37∼6L | ||||
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タイトル | 土の塑性力学に関する一,二の考察(正規圧密粘土の剛塑性理論) | ||||
著者 | 山口柏樹 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 155〜160 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21205 |
内容 | 表示 土の塑性力学に関する一,二の考察(正規圧密粘土の剛塑性理論)柏 樹*山 口い。本論文では異方性は無視して,蕉規圧密粘土の場合望。 序に塑憾理論が修正される形式をもあわせ調べたo 土のセン断強度に関する知識の集積は,まことに1著る2, セン断強度の表示しいものであるが,土の数理的塑性力学の最近十数年における発展も目覚ましいものがあるoたとえば工学的な 塑性破壊に際して現われるスベリ線の形状は境界条件見地から実用性に重きを置いているため,理論的にはいが同一であれば,主として土、の康擦性状に左右されるoろいろ批判の余地がある在来の理論土質力学の手法につこれにはいわゆる見かけのセン断抵抗角としてでなく,いて適切な蚤二的判断を加えうるように.なったこと(たと真の意味での内部摩擦角が関係するものと、轡、われる。たえばヨ三次ラ己支持プコ間題の場合など〔1〕),あるいは土の塑とえば粘土の円筒供試体にお1・ナる非覇三水試験で生ずるス性変形麟性を三i駄駈縮の場合につき解析する試み〔2〕,ペリ線はφこる(雫0)でなくHvorslevのセン断抵抗角さらにややもすると頂観的に.のみ把握されてきたきらいφγによって決蓑る方向をとることが多くの人により揖のあるダイラタンシーは土の塑性理論ではi当然の帰結で摘されている〔4,5,6〕oしたがってスベリ線での舞察あることが明らかにされたこと(たとえば〔3〕)などにを中心とする塑性理論においてセン断強度の規準式としよってもこの間の事一購が納得できるであろう。て妥当なものは,COulombないし噛効応力規準(〆,φ’〉 さらに金嘱材料(φ=0材)で確証されている塑性変形時の数々の力学約性質や原理は,土のような0,φ材 飽和せる二i二に対してHvorslevの破壊基準はにおいても表示結果の複雑化を除けばほとんど例外なく τ∫瓢6}(8)+σ!tanφγ(θ)……………9一……(1)よりもHvorslev規準と考1えるべき』であろ5。拡張できる見通しがつきつつある段階なので,今後さらと表わされる。Hvorslevの置う有効粘着力Or,腐効に新しい展開が鍔1待できるものと、思われるoセン断抵抗角φrは,それぞれ破壊時の間ゲキ比θの関 しカ・しな:がら,こ、れ窟での土の塑一性論では破壊・1反定を数であるが,φγの8による変化はOr程大きくない〔6〕。いわゆるCOubmbの基準において考えることが慣用と また‘7(のは,正規圧密灘土の場合,等力的な等価圧されており,実際の土のセン断破壊の特性を理想化した密圧力ρに,対してOr(ε)蹴κヵとしてよいことが知られものについて議論することが多かった。ている。葺規粘土では,異力性駈密圧σ〆+S鼠σ♂一のと’) 土のセン断強度に間ゲキ水灘が大きい影響を持つことを受けていると考えられるので,構造指数(Sd)が1に.は周知であり,強度基準の表示を有効応力で行うように等しいか土圧係数σ1誕〆が深さによらず定鱒をとるとなって以来,その腐用性が広く認められると同縛にそのきは,ヵがσu’すなわち有効土カプリ圧(γ〆β)に比侮批判も活発に行なわれている。ところで強度規準を聴効する。よって応力で考えた時,土の数理塑性力学をいかに記述するか Or(θ)蹴κγ’之一一甲り……一………曾…一(2〉についての研究はあ蜜りないと、思われるので,本論文にと仮定できようQおいてごく基本的なことを取り上げて論じてみたいo したがって破壊規準は一般に(1)の代わりに 土の塑性問題としてもう一一つ看過しえないものに,地 τ∫=κγ’z+σノt飢φr(φ}本一定)…・………}く3)盤のセン断強度が場所的に変動することである。異る種となるo類の土が1習オ犬または,塊状的に地盤をヲ彦成づ『る場’合はもち 正規粘土の、急速破壊では1含水比の変化はないのでeはろんのことであるが,同種の土,のタイ積においても,た破壊鵡の自然間ゲキ比となる。他力,猛密進行を伴う緩とえば正規圧留凝i土にみられるごとく,多ド排水強度が萄速破壊では,破壌時のeがことなるが,疋規粘土の相緻応力径路における排水セン断では,いかなる含水比から効土カブリ圧,に比例して増して行くことを考慮すると,一・般に土の塑性論で破壊規準を唯一の限界続ミに固定して議論するのは,その適用性をせまくするおそれが大き1ζ工婁 ’こ掌理工学韻ニヒ1く工,■i響1}。.敗授出発しても破壊に歪るまでの禽水比の変化は等しいとみ.られるので〔7〕,(3)は1原理的には,急速,緩速破壊の両者に対して適用しうるものと考えられるQ一155一な緩撚網三儲,吐地盤では,乾燥やこう細生物質のμ州雌ぜ獅偽・一^・ン・×幹・陥〆麟’〆士Z、、 、 民影響などによって,地麺で必ずしもCr雌oでない・すQz監 τμ{1+・針σ∼tanφr…一nn…(4〉なわち一・{没ll勺に_ヱ _一 詣,/として以下論ずることとするo 2ε ㎜Z−Z鷺5. 叢勺合プヲ黍呈式二次元的平面ヒズミに限定して考える。(図一1)で金 蓉.∂ 図一2で(5)は崖0において ∂σ伍’/∂ρタ+∂酬∂之一一∂σ7P己。/∂唄___,.(7) ∂σ5’/∂z+∂ττ5/∂偲一匹∂σ,P西・/∂幻となる。(7)と(4)(ただしσ1切一σηしo〉から載1臆後の塑性破壊が議論できる。他方時闘の経過と共に過剰水駈は二次元熱伝導の法則に従い消散するのでσηじ(置)のお負のコウ配は一般に減少するものと考えられ,釣含方程式(渉キ0での)の外力項は減少する。他方強度は圧密に伴って勅1するから破壊力樋りうるのは測楠 麦に限し.られる。したがって本例では塑性考察が許されるのはオ=0においてのみである。もちろんここで述べた諭旨は 園一1μ。の1綻に弾幽鞄仮定し,一方では岡1幽生角蜥すな応、力 (σの,σβ,τ諺σ)と間ゲキ水圧 (μ)および有効応力わち初期破壊を論ずるのであるから矛鷹を内蔵している(σ〆,σ♂,τ麗)の闇にというべきである。すなわち晦の評佃こを凱現祉のと σジσ窪ア〆+μ,σσ=σノ+μころ有効臨力解析においてスベリ面.bの問ゲキ水圧を蓑カ∼成立・つカ・ら,全1応力に『到づ町る釜勺合方程翼匙はわすのに,便宜的なパラメーター(B)を導入すること〔9〕で瀬われるように,ある種の不宥綻麟の雑 ∂σ〆ノ餅∂τ¢鼎=一∂μノ∂ρ9α....。。...._(5) ∂σご7∂宕+∂τ伍ご/∂欝一γ一∂μ/∂9∫を避け』ることがでぎないように思われるo4. スベリ線に関する応力と速度の方程式と看攻められる。 ところで(図一1)からμ篇rこ訴一γ証4−2)で置歯)るので(5)は二沖の一、点での鋤主応力をσ1!・σ3’(む〉σのとしてσ1’力蝋靴なす角を殿童言順わりに測ってαとする・σ、’から時・謝i届わりおよび及1晦計回わりに(π〆4一φン/2)だ∂σ♂/∂欝十∂τ灘ごノ∂β=一γ,ひ∂h/∂瓢=γ∼〆の 1∂σσ7∂之+∂τ¢ご/飾=γ一rこ。一γ∼ρ∂13/∂β=γノ+γ理ρ♂ε∫け匿1転せしめた方向をs,,s2方向と名付ける(國一3(a)). く6)S…,32のプ洞で卿灘がfu三1に働いてお!)・いわゆ hまたは動水コウ配Z,じ,ちがあらかじめ与えられている (たとえば定’常透水状態力∼知られて㌧・る) ときは,るスベリ頴ミを月気づ隠o この時 1:ll匿虻±撃c・s2αし._,、.(8)静定の意1味で(4),(6〉を解くことができるo 実際問題では,1純ま地盤の圧密1状態によって変化するものであるから既知のものとは公い難く,多次元の場合 τ〆蓬虻s α 1その推定はなかなか難しい。しかし実際の場合,ことに (4)はM・hrFヨ(図一一3(b))との対1’〔、によって1支.持力問題などでは聡徳経過を逐次追求して解析するこ @一σ黛’)ノ2一δ’sinφ7一←・γcosφr耳/...(9) δ’一(σ1〆+σ3〆〉/2,。7−6。÷・1g jとの滴ζ1員尋ま少なし・と、1謬、オっれるo 一鋤として粘二h地盤の帯状舞曳祷を考えよう(図一2)。となること,およびS、方向が瓢軸となす角を及時烈回蓑面荷重魚によって土中の一・、点Pに付与される全応力わりに測って0とするとα蝦+粥一φ誤頃蛸1すれ増分の平均値は,弾性理論の仮定の下ではσ譜=29sε/πとなるが, これ、力三初期過乗嚇争水圧乙%に等しいと仮定すると〔8〕, μ漏ση仁o十(之一βどひ)ηoぽ (8)を激 lll/一 /s三n( φr)/,.、……。,「,、、.。。..(1。〉 7置.一∫c。s(20一φ,) 1一156一ただし鷺参_副.倒Ψ環臨_、鵬晦、副 丁 (14)の右辺の未項を(12)によって変形すると (∂/∂s2−sinφr∂/∂Si)Or=01cosOcosφr,・a、1 (∂/∂s1−s三nφ7∂ノ∂32〉o}嵩〇三cosφ,sin(θ一φr)であるので(14)得、結局 ψ卸翻雛聰1鰍……..、、、、、亙 ψ二漏灘駄+γ)噛 。』一,1』 (三5),(16)はそれぞれsp s雲に関する微分しか含まないから,これらは求めるスベジ線についての応力釣合 図蹴3式を褒オっすものであり,亙E規著f占、ヒにコ掲する有効応プフで記ラ丞しオこK6枕e冥1のプヲ穆式で表)るo 以.ヒのことをよ, 31,S2<io)を(6)へ代入して力向が連立、一階偏微分力程武(11)の特性曲線となるこ ∂ノ甥諜塊(鎗脇漏哉,.t、とを意、叫ミづ鴫る。薄薯:響ミ(11)に1莫1づ一る壕寺・ヒkプヲ向を与・える1黄1・ほ1) ∂/噛譲溢㌫鶉=秘,.+,,/係式は{隔微分方程式論によると{1−sinφrsin(20㎜φ7)}42晦sh1φrcos(201一φγ),{cos(20一φ、)ぬ/4田一s量n(20一φ1)}2∫.ヒ式を方醜微分関係式 篇Oslnφ,cos(20一φr)嗣だi卜{1+sinφrs重n(20 ∂/∂S1講COSO∂/∂田+siaO∂/∂2,一φ、)},{si!1(20一φ1)閥廊+c・s(20一φ7)}2∫ ∂/∂s2置一s量n(o一φr)∂/∂ρ〇+cos(o一φr)∂/∂言となるが, これが4z/面篇tanO(SI方向〉,および♂2ノまたは 1侶1二認二宏1訟工認謝謙∫4ω牒一cot(0一φ7)(賜フ到句)で満足されることは容易に確かめら,れる(図一3(a)参照)。 ・(12)・に,よって改めるとψC・S鐸sin(・一φ1){賑γ∼θ一{C・S(・一砺)農一sin・割C・Sφ・ 次に塑性域における速度の方程式について述べようo著者はすでに粘着カ…定の場合に,スベリ繊上で 1溢1::潔1;離1鷲淵・17・が成り立つべきことを述べ,これが等方かつ圧縮性の塑一1生場を慈、味することを結論した〔10〕oここに1‘P碗はψsin卿c・s(・一φF)一「(f耐γ)一{sln(・一φ1)舞+C・S・一謝IC・S砺 ・(13)S1,飽スベリ線力向の速度ベクトルびの成分であり,速度ベクトルの郎,宕成分衡,鰯は.,塑性流れのヒズミ 速度テンソルとx 0 鈷騙∂晦/∂ω, 島=∂簸/∂2,、これよりさらに』 2た汗∂吋∂2兜霞嬬婁ヂ)曲 )/ 十∂鰯/∂ρ9で結は〔れる(図一4)。(17)は著1占着力が場 1μ漏一らγ∼o sln O十(ちγとび一トγりCOSθ所的に変オっる場禽も s2 一(器一・in磯)z ・(14)図一4一157一成立ち,したがって速度成分に関する特 ±2急(・一嫉一θり) j性曲線はスベリ綜と一致することは明らかである。 砺,晦の代わ1)にs1,s2なる斜交座標へのびの投影である〔ユ2〕o(20〉(21〉を直接解くのは園難であるの成分を級,娠とする(図一4)とで,次の逐次近似法によるがよい。すなわち(20)を一一 び1=1‘1秘2S玉nφr,び2剛2+2‘三S三臓φr次近似の形でであるので(17〉は 珪ξ臨器ll;端1訟准l/(18)となる力主, こ=れをま Shield の導㌧・た式と一・致・す騨る〔11〕o5. 差分方程式と数値計算法 (王) まずR1eman厳の問題について述べる。(図一5)で励,α0の位置と,その上の応力を与えて認点の位置と応力を求めるため(16)を差分化するo o oと表わし,これよりδ’,θの第一次近似値δ1!,臥を求二めるoこのOIを(21)のθに代用して為1’,‘4s2〆の第一次近似(μs〆,1ゴs2〆)が得られるoよって♂、轄の座標、の第一・次近似値は θ(b〉 話a複灘慧準]撃)/ 受働 図一5 寵糟藁婚二,レとし, 2d=9,θω瓢θ,δ〆=δ’,ξ¢=ξ,く19)ζ〆ζとすると6→4,ひ一〉4の問で(14)は、 δ一δ♂一2[圭(♂+δ♂)tmφ7+・・ これを(19)に用いてξ,ζの第一近似値ξ夏漏ξ(ぼい +・1警](θ一θc)β1)’ζ1=ζ(簸,ZI)が知られるので(20)を ♂一δ♂一2[告(幅ノ)t繊・φr+・・ 一際・・S(讐一昏) +・乱穿c](”∂+ζもζ‘s三n(θもθσ一φゆ一・・c・s(0静1)4s・’ 一「準・・S(01吉%)♂略2[告(鵜)t飢φr率・・ +ζ1壱ζCsin(0些φ・)一・星C・SO1もθc}ゴS’ +・里呂劉(・一θひ) δ一δひ’+2「音(δ牌)tanφr+・・ 一±卜ζ畦ζ。s圭n(θ劉 +・lg1劉(・一θひ) +ξもξひc・s(0考0ひ)一‘1sin(θもθひ略)1ゴsジ 一土卜準・三・(撃) ・(20〉ただし複号の1順に主1動,受働を示し11i☆謝/』 +撃C・S(θ1吉θひ) 一・lsin(01吉0Lφr)1・」s2’ ・(24)と書くと,δ〆,0の第二近似(δ2’,θ2〉がえられるoこの操作を繰り返す訳だが通常第ご.近似までで十分であるc一158一 (豆) スベリ線と一致しない’曲線上の塑性応力が与 土・幽C・S(φ・一攣)]/えられた時,内都にスベリ線網を組み立てて行くいわゆこれによってξpζEを知ることができるのでるCauchyの閾題についての結果を示すと次のように♂一δα一21吉(δ…’+δのta鴫+‘・なる。+61毬勉1(o−o・){畢…(oま吉%)+畢・in(01吉o“一φゆ一61C・S(畢)]・幽 轟(り〉・(28)受働♂一δガ+2「券(δ1’+δのtan幅 図一6+漣評1(o−oわ) (1)と同じく,未知の4、1隷における各嵐の脚付4を省くと,複号の願に(図一6)の主、,受働を表わすとして一±卜攣・ia(01ぎ0り) 凋蔵藁向蝋撃柳撃)トζ韮吉ζわC・S(θ1吉0澄) 蛍藁縞)吋撃+殉一clsin(撃一φゆ1・・」s2 瓢1,JSiによってδノ,0の第二近似値をうるo 継蝋藁馬銘襲禦り (珊) ス!くリ彩巽の‘立1置カミ涯二言己のプゴお長で雛藍定すれを求, 速度の特性関係式(17)または(18)によって逐次解法によることなく健窮妾的に速度分箱を決定できるo 臓準+砺)漁㎜撃)磯6. 水平地盤内のスベリ線場 ・(25) 簡単なる例題的考察として,2=0が地表面である時 δノ,0の第一近似的篠を与える式はの地衰面付近でのスベリ線場の特徴を調べてみようo (1) 自由境界の場合 このi也表n罰, 9瓢O l才近でセま受1動1戒とづ『るo±也下ガく面は超三馨乏建蓉と一顔孜し,近{以餅」に∫βおよびちカミー定と{反定するoこれは飽和粘土地盤に載荷した時過剰水圧の消散に伴う土中水の流れを定常と仮定した場合周囲の地盤内の流れを表わすものとみることができるo 一・でσ監・一σパー2・・t略吟), δ・ノー・・t贋+穿)一妬’叫’・ (図一6(も))で2σα=砺罵0,0α謹0ひ=3π14+φr/2罵0・ これよりえられるθ量を(25)のθに代用すると11JsI,君432がえられるoしたがって畿誰㌶評)/であるので(25)より ・ゴ 幽一」λ・secφ1sin(争穿)昭 (26)から2α=砺鳳0,ξα=ξδ,ζα繍ζ1,などを考え 之1結[嫡仙sin(佐吉θ1)ド…(27)一159一鴫≧聯躯鵜)1 掴・in(争穿)+蜘・・S(牙一喜) +‘・sin(牙+喜)1ゴ♂ σひ’一δ・’一2蔓sin(牙+穿)」’δ一δず+2{δ・ノtan幅 一響s玉n(牙書)(・一・・〉 皿プヲα,ひ二二、点での三垂1直表面プフをσα,90と}ずるとδαノ唱=(9α一〇〇cosφr)/(1十slnφ7・などであるので一{一晶・in(捨)一娠・・S(髪暫) 1+sinφγ 9西一9α=∫γT …… 玉一sinφr sin(争喜)14」となる。 これ,が濾、線スベリ線場が形成されるために,地表面のOo》o:躍1である1燦は上式から♂一δ・・+(娠+・1)蝋牙+喜)鉛直荷重に課せられる条件式であり,正方向透水時には荷.電強度は原、点から騨離に比例して増して行く必要があ 綱(争喜〉+馳)2。憲とるo水平方向の物体力のため水平力向の小さい主臨力が・線形的に増して行くから,棄・域塑性化とすべき鑑漁主、応 ξαs蝋πノ4一φr/2)4Z O牒Oo十一一力も線形的に増加するべき’ことは当然である。 2(δ。’tanφr+o。〉 γ流(1−sinφr)24λ =θo十一一・一一 40。COSφア7。結 論 これより,平均主溝力の増大に寄与するのは, 受働 本論文、に.おいては,疑vorslevの破壊規準による時,土.時の場合Oo,Oi,φrの他に下向き透水時のζα(この時の剛塑性域の応力および速度を支配する特性方程武を溝にはζα=γ’十γ覇∫ので,水平方向の透水は関係しないき,これらを有効粘着力が深さに比例して増加する正規こと,また;0に影響}歩るのはζα『でなく ξαのみ が関f系灘土の場含にも適用する形で与えたQスベリ線は大きいし,ξα〉0(正.の露方洵の流れ)の時には,土中に入る主謳藤プヲと土(πノ4一φγノ2)で交オっることに,変オっりはないカミ,に従って0が増加しS1スペリ線は原、熱こ対して凹形と境界値問題として考える場合スベリ線の全1体的形状は動なり,ξα<o(負方向の流れ)があるときはs夏スベリ水管ウ醍の櫨によって大きく変わり,ことに水平方向の線が原、点に対して凸形をなすことが分るo雷た曲がり方流れがある時にはその影響がより大きく現われることがの程度はφ7 ,%が大きい程少ないことも明らかである。知れたoこのような性質は,飽和土の麦.持力を考える上 一般に正方向の透水がある時,物体力(重力と.透水力の含力)は,あたかも透水力を無視して地衷彌を右に傾で重要なことと,思われるので,今後この方面の研究を行なう予定であるoけたと同じ効果を与え,るから上述のようなスベリ線の特参考文献徴は当薫ミのことと云え,る〔13〕o 地表面に,大きい鉛蒲:荷重が作用して,主働塑性」或がで1) R,T.Shieid (1955);JouL Q£Mech,&P赴ys.、 ofSo正iαs,Vo1.4,P、14、2〉 R、M、Haythomthw段ite(1960);Proc.A.S。C.慰、.きる時は,S1スベリ線の原、点に対する凹凸の関係が上説受働の場合とは逆になることも容易に確められるo SM5, 0ct. p、35.3)D,C.Drucker&W,Prager(1952)l Q目a1−t、of AppL Math.,VoL王0,p。157. 侮)謹線スベリ線場であるべき条件 (1)において土中に水平力向の郵り水コウ配がある時,4)K.Terzaghi(1960〉IFromtheorytopごactice、自由境界の場禽でもスベリ線は必ずワン曲し,直線的ス5) R・E・G1bsoa(1953〉l Proc。3rd Lc S M、2/10.ベリ線場(Ran緬ae領域)1ま形成され瞼ことが分ったo P.126、6)L.Blerrum(1954)INor・veg三anGeotech。lnst.,よって逆に腹線スベリ線場ができるためには自由表面で Pub1.,No、5.7) K.H.Roscoeetal(1958)G60tedlnique,Vo三8,p.22あってはならぬことになる。これを地衰醐が主応ヵ面でかつ主働の易合に論ずるo8) M.A,Biot(194玉)l Jour.o∫App.Pぬys、,VoL 12,P.155。9)A、W.Bishop(1954)l G60technique,Vo1、4、,ρ. 図一6(a)において Jsま=・432認がλ/2s沁(π/4一φr/2〉罵溺1であり,(玉4〉で40篇0として差分化したものは(ただしoα瓢0ひ篇π/4+φ7/2)∵謡腫艶鵜)1 ユ48、10)111畦海樹(1959);土オく学会論文集N・。63,P.61.11) R、T,Shield(1953)l Quart、of App三、Math., VoL U,P.6L12)山1=1柏樹(1959);土木学会論文集No,61,P.L13〉 K・Terzaghi(1943)l Theoletlcal Soil Mecha− nics, P。39一160一 | ||||
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タイトル | 傾斜荷重に対する極限支持力の一計算とその適用例 | ||||
著者 | 吉田厳・駒田敬一 | ||||
出版 | 第1回土質工学研究発表会講演集 | ||||
ページ | 161〜165 | 発行 | 1966/11/01 | 文書ID | 21206 |
内容 | 表示 傾斜荷重に対する極限支持力の一計算とその適用例巌*吉 則駒 田敬 一**ソ1。1ましがき s且(第1スヘ11熱 /\. σi(第1主囲 基礎底麟力・ら地盤に加わる荷蚕は,一般に偏心と傾斜 \.を伴う。もし,この影響を場慰しないならば,地盤の支持・カを過大に見積り,危険側の結果を得ることに・なるo/ \s趣畷ψ 本州四国連絡矯調査にさいして,基礎地盤の極限支持/ σ・(鰹翻0力を推定するため,以下のような傾斜荷重に対する極限κ(a) 理 面支持力公式を導き,これを図化して実際の設計に使用でτきるようにした。本.文では,計算の方法と地盤支持力劉 ユ郷の本州四国連絡橋予備設計への適用例について報告す\臼 極/ 醇\_ シ《)Q 『、s22. 傾斜荷重に対する極限支持力の計算ψ¢σq σ3σ1 2、1方 針C’COゆ 塑性論に基づく支持力公式は,一・毅に,地盤の1鉦薩をσo無視して得られる塑性解による1支持力と地盤の自璽による付加支持力とグ)合算によって組み立てられているoこれは,公式を一般化し,計鉾と実際への適用を容易にす (b〉 応 力 磁る府効な力法で,Bulsma撫,Terzaghi,Meyelhofなど 図司の支持力公式は,いずれもこの考えによっている。そこプ」の方向は,モ∼ルの応力趨の考察によって鰐らかなよで本調査においても,上の考えにならうことにしたQうに1(図一3参照),図一2の左側のようになっている。また上載荷重の下では,図一2の右側のようなスベヲ面 2、2 地盤の幽重を無視した場合の支持力 地盤のセン断定数をo,ψ,.ヒ載荷重をσとする。地盤oの塑性域を訓三圧縮1生と{及定するo∫LC 地盤の自璽がな:い場含,Nad痴の表記法に,よればK6−tterの方程式1,は次のように書かれる。工_瓦 D4 2ψ=B 音岬撒瀦一・∫城 ∼、 A 図一2 傾斜荷璽をうける地盤のスベリ贋iが発達している。基礎直下における第1主応力の力向を ここに, 図一1に示すように,ψβとすれば,放射セン断領1或のなす角∠BOAはか娠 1 σが砺繍一一(砺十σ“〉÷ひcot¢(t/m2) 2となるQ ψ:弟1窯応力の方向と水平薦(駕軸)とのなす 地盤材料の自重を無視しているので,△OBCおよび△DAO内の応力状態はそれぞれ等しいoしたがって 痒」 (radian) sbsゴ第1および第2スベリ面に沿う長さ(m) 鉛海爾とθの角をなす傾斜萄重が1乍用し,地盤が塑性平衡状態にあるとき,基礎薩下に生ずるスベリ面と主芯 淋建設雀uく研究所法望礎塀究盛ぐ。研究員5∼ の 、 卸・轟←鈴し_(、) ホ建設省Lそく研究所一曇礎研究蜜。室疑駿△・BCおよび@内の励状齢点AおよびBで代鍵せること獅きる・凍ら蝋の応力状態籔オっづ陶モールの応ブヲ闇の中’心と破壊包吊各覇ξの交、藍との棺酬ミをσOAおよびσO酬で表わす0 5一一撤脚轡鴫 図一2に示すように, ムDハc)第三スベリ薗に沿って点AからBまで積分すると,ので,傾斜角0は, 瑞4σ・一一2t ∫1づψ o−tm−4__…髄__,_.….,.…(・。) カリ σDβ繍σρ五・θ雛(だ吻)t岬・…………一一・・(2)からの逆算で求めなければならない。このように粘着力を得る。モールの苑力稗より明らかにの存在のために,傾斜荷璽に対するときには,在来の支 ocot¢十9 σo漁= 一一一一一n一『り”一■。『一・・。9・【・一”・甲・一甲一(3)持力公式のよ5に,粘着力と上載荷重に対する別々の支 1−sinψξ寺プコ係数を1羽いるこ二とをまでき’なし・。そこで(7)ヲ七およ0ミであるカ・ら,(2)式と(3)式とを継み食わせ隔らて,(9)式を変形して, じ“で0の’し至、ぷ ひcot甲十9 σ昭皿 ・θ2(かψ召)t膿幹 …・………一(4) 1−S量nψ カ♂筥ひZVり『『…『・…f『…門…n曾PP一…“列『円向………(11)婿る. ./.釦協勧 ここに 基礎底面に作用す為応力は,荷重の傾斜角をθとする 9 N〆〉cり+一ノVqu…・…『…『一・一…一・『丁・(12〉 6とき,図一3の点鹸瀦鳩から,作用荷動鉛齢 およびよび水平成分をそれぞれパおよびカ1己’とすれば,園一3カ・ら壁月らカ・なように, ρ1〆薫力♂tanθ…一甲…一……ヤー“一辱…(13)と書き蓑才っし,σ/0とψβをパラメーターとして計「算,し支持力係数瑞の計算図(図一4∼國一9)を/ノi…成しだ㌔τ とくにo漏0のときには,。輪/ ρ♂=争ZVひ………“““壁・…………「“◆f一門““q…・…(i4)σogsinp㌘ン、暗llLT層目i口 一 Eψ\, 酬㎜『 ㎜ 『一軌 1隠蕊.・.,」 C 「10 乙』701ao亘」_ 11i5.O4.0 ↓} ㎜ 皿 一3、0’一「鍵夏,び1i 1m ! 1 図一3 陀ζ ソフ 匡裟1ヒト 1β1L 旦篇10…一丁縞「旨十「、r⋮r1PIoσθ一『零}ρり〆=σoβ[1÷sin幹・cos2(ψrπ/2〉トo・co即一・ 11+S三n讐S雛ご塑 司〔}1OOK1o20 30 40。 8 +9坐in¢1螺誓πノ2≧・θ2( ・州図一4 !Vりを求めるグラフ4D 篇o・〈「cり十α・Nσり…・… ・(7)また4、一LL」 トー 了 1べ1,ρ1〆=σoβsin¢・siΩ2(ψβ一π/2)3D 一。.c。tψ、無塾亟.虻塑.θ 〃B〉 ψ 1−Slnψ紛訊っ…6ジ…∼の1_.90 +σ坐煙粂辮π/2)・e9(π一ψB)し ……(8)20鐙_1_ぞ0,_㎝L上 釧ぴ 1 口[二口講 篇ひNc1乙+9・2Vσ1ドー“・ ・(9)ここに趣u,!V鋤1V疏,2Vσ1むは支縛力係数。1σ基礎底面と地盤との閥のセン断’常数を地盤のそれと等しく6および幹と}す闇ると,i眼界の1頃余i}痒対1塩する第10主.応力の水平面とのなす角ψ8は,モー の応、力円の考 3 ψ一察によって,一π十一となるcしたがっ .と,式の演鐸は, θ 4 2フτ 3 幹 、10 20 30 耀図一5 八㌧を求めるグラフ一≦ψ8≦一π十一の範i期について乎テな2 4 2ばよいo地盤に.粕着力がある場合には,0とψBの麟カミ定まらな㌧・寧ψ=5」,15【),〃じし略した。162_2艶3㌍お 幣1緬の 飾 漁 ここに.P∼一30 ム㌔鼠1Vqひ甲漏20’’洩 口1 ’090広窯 およびox1〃 ♪1こ’隷ρり’tanθ・P5号τ㎜㎜㎜罫旧㎜5・500︾60Pド ・(15)む診フoB ・(16) 翫算には土木研究 ,・F40 ダ所の電子・計算機OK−13。ノ0一∼020ITAC5090王{を使 図一9 イ寸加i支岳寺フフ用した。ZO 2、3 地盤の自重による付加支持力の計算_0』Terz&9hiやMeyer且ofの支持力公式では,この項のま0c鞘o00計算,には,対数ら線のスベリ照を仮定し,試行に.よって最小のスベリ抵抗を算定し,付加支持力とした。本調査 110 20 30 40辱 θでは1,Soi{olovskiの自重のあるクサビの極限釣含い方程図一6瓦を求めるグラフ式に.よることに.し,支献2)の・数表を禾1炉目したo 自重セこよる華農遽付“力1.i支著寺ブコを1)∼,ノノとづ禍ると, 1 ρリ”;一γB珊。一一・一…・・一一…一…(17) 2甲ど3G自1⑫ノ︽餌む蜘藍磁ノ020ρ■ζフ200∂\ρ 悔 …・o撚150’Or⑤1一季0認1100 カ1〆怯力u”tanθ”一………・一一…・一…(18) l Iで表オっされる(図一9)。1丁”「111 N物の計算図は図一10に示すQ!00茎±1+1︳一β 華…,50一乙ol箋薫謹ヨ’霊r一讐ヨー._爵㎜1 一・一 40 45一θ1︳00 10 20 30∈㎜1識因.一、1t1士士L十:「﹃E600一ら甲‘つ卜㎜才 一ノ0 く甲’ Q 1召 旧’ρ ol lセ200 βo−ZO 一0℃なllIi一 1 ㎜乙 31 一 θ 図一10瑞を求めるグラフ 2.4 合算した室蚕葎艮支持力 同じ傾斜角0に対して合算した鉛穐極限支持力は,一[ Il カドカひノ+ρじ’ノー一・一一一’一・一一(19)で計算され,る。したがって次の式を得るoξF}}r i I I王oo11一㎜露400いE一詞、 i ユ1.造コニ工工工丁㎜盆ρ 1 1} 1曜 ’っごつ13・・皿卜⋮︷一罰i500L=饗拠1蜂o。』 一眉[ 曜 ㎜ 一 旧 ぼ [㎝ ㎜ 『一皿㎜一障罎母聾藪白1一一一l l一一…1I l」、一_ _1_『皿 図㎜7 ハ㌧を〉にめるグラフ703一ヲレi0伽研1011 _ヤ鵜1 L』11 繋舞風、._..、.._…….…,(2,) 一 『 ㎜ 畠 罰 ㎜ 1㎜ 一1、一1 [ ㎜ OO lO 20 ヨ0 ふγ 1 o;0の場合 0 1 カ。噸瑞+一γβ砺一’一…・・一一………(21) 2図一8 /Voを求めるグラフ一163一して同じ形状係数およびそのときの水平抵抗力は,次式となるo 裁=あtaηθ ・(22)を期いないならyば,傾斜角oが変3. 適 馬 例わることになって,不留揮念カミ生づこるo 3・1儒心荷璽に対する取り扱い 傾斜のほか偏心荷重に対する影響を考慮するため,したがって,形状Meyerhofの係数については,考え方3)に.し濫1…藩フフと一ヒ璃曳そ竃重たがって,次を含む項に対し同ガ ノの修正を行なじf醜臥’るト》ったoすなわDI勘取1扱い5臓)が,傾斜荷重に対ち,偏心荷重、κL,「規、、I hq・N“ の基礎底面に,して適当であるo おける作用、点 形状係数につい 図一12 極隈支持力の分担 を中点とすては, BrinchRansenの研究が婁)るが,傾斜荷重に対//都想喋する実験データーは玄だないoしたがって本文では,.単套効面積ぺh 礎幅を考えて、》に上の指摘にとどめて,安全側の結果を得るため帯状基刃 これを有効1隔礎に対するものを用いて計算することにした0τ胞』%裂とする.頭 3.3 根入れ深さによる修正 偏心の場合に 根入れ聰を単に一ヒ載荷重と考えて,この部分のセン断 は両繭1につい抵抗力を考慮しないTerzagh圭の考えプ灘ま確カヰこ不経済 図一一” {編心荷垂に対する取扱㌧ て考慮するではあるoしかし:支持層と根入れ溜のセン断強度に,著し(國一11)oしたがってい差があるときには,Teぎzaghiの考え力の方が,いわ Qと高9ガA〆ゆるMeyeyhofの浅い基礎の支持力に,対する考え方一より現実的である。すなわち,境界面における根入れ漕に 初ガ(β一29び)(L−2θ諾)よる支持層の水平方向の拘束は,根入れ層のセン断強度ここにQじ:基礎の全鉛直極限支持力(tOn)に支配されるからであり,したがって,対’・数ら線のスベ・ β:実際の基礎幅(m) ほり 灸,θ“:偏心距離(m)継縛秘鶏綴雛蘇懇欝と奪織 3.2 形状係数に二よる修正 力玉小さく,かつ支持1擬と根入れ1習のセン断弓虫度:が一毅に, L=実際の墓礎長(瓢〉 形状係数について,隅本で一般に.用いられている値は著しく異なるので,結馬根入れ効果は,単に、ヒ1載荷重のTerzag瓢の研究藁)に由来する。これによれば蕉方形基みとして取り扱った0礎では,粘着力,上載荷重および基礎蠣を含む項に対す 3.4計 算 例るそれぞれの形状係数は1・3,LOおよび0・8となって 基礎の安定解析は,基礎の動的応答を考慮した修正震いる。鉛薩荷重に対する支持力の算定には,このことは度6)に基づいて地震荷重を算定し,静的訓算によって行全然支障をきたさないが,しかしf頃斜荷重に対する取りない,ケーソン頂部の水平変位が許容値以下になるよう扱いでは粘着力と上載荷重を含む項は,同じ形状係数にに.設剤したo解析にさいして,地盤ごとに許容支持力をしなければならない。想定し,地盤反、カをこれ以下に.押えて累『縛1し,最終的に, ある傾斜角θに対する粘着力,上載荷重および基礎縮算定された偏心傾斜を伴う基礎底面反力について,前詑を含む各項の極限支持力の分担は,たとえば園一12に示の方法で地盤支,持力を検詞したQすよ5になっている。そのために粘着力と上載荷重に対 計算結果の一一龍の例を衰一1に示すo本四基礎支持力訓舞例 表一1ビNoピア型式伺一1例一2主塔基礎ア ンカrl 法(Z、m×Tmx正∼m) 80x62×1039水 深 (m)根 ノ、 れ 憂 (m)75x75×8630三5一164一鮨各ア ンカ69×63x105 250302510倒一4主 塔 基 礎45×53×50405 ㌢、》\区》支 持 肝 地舞 ,、が欝、4545202050二二三璽錨釜盤≧250F真く 当》xlo=;(t)63006975 572、0 1GO12215 2238ア 力 鰹聖i) ノW×103(tm)1.﹂㌻ド最大地…脚」σm、、x(t/m9)鍔1磁痴通蓋璽r、ア灘網騨麹力戯望・聖撚一フ灘 、鰹一墜、持.ノ磁)ヒカコウ壕B20窓1霧r、)カコウ智B25290面 1カ2030 』 ’\神戸層A201鰐了肋i層A20 γ (t/m=1) 『 }{一とり 安 棄 率構重作用方向9,68211,775.5290246オハ 一還・三、300 『 −− 1559584660575、02195三5,025013519、6139272三5017521、84G84721466455王4玉,8201,630一丁6万 2.72橘軸方向檎FI臣ll方向251,8・10 1三39 フ 4、9・三49787140 6、ρ貰〆17,8218941,359678遡o296醗軸方向 238橋縣方向4.あとがき ん 威酬D弓暢噌僧嬰蝶搬罫 an;,磯,な 粒状体の力学,オーム望1,P 223,(昭39)予備髄におけ櫨礎の設計ぐ胡…1いる備噸斜樋を 3)G.G、Meyerh。f;TheBeariagCapacity。fF。.歪緊讐躍難諜1蝉鎚鰍騨謙鷲瓢盤鷺欝なセン断晦が生1るとして取り扱ってし ので・が腿 4)K、Terzaghi;Tlleっ1・etica1S.三IMechanics,J.hnl支持力の一つの図安を与えるものであると考えているo Wiley&Solls,P、134,(1943)鱗蔽線躍躍』讐騰5)膿鼎舗1・£稠繍: ¢・η ヲ_165一 | ||||
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