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研究発表会 1993年
出版
第28回土質工学研究発表会講演集
| タイトル | 地盤データの立体的抽出表示による地質構造の検討 | ||||
| 著者 | 山本浩司・澤田純男・岩崎好規・諏訪靖二 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 1〜2 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33392 |
| 内容 | 表示 第28翻土質工、学研究発表会C−0（塗申戸〉 平成5年6月1地盤データの立体的抽出表示による地質構造の検討 （財）大阪土質試験所正会員 0山本浩遡 〃 〃 ？睾醸ヨ糸屯男 〃 〃 暑崎好規 〃 〃 諏訪靖二 7． はびめ‘こ 地盤の3次元分布を分かりやすく表示するために様々な立体的表現方法が試みられているが，その多くは陰影法による鳥鰍図のような物体の表面だけを認識するものである。一方，地盤データとして多量に入手可能なボーリング調査情報の一つ一つは，深度方向に複数の地層が重なる1次元情報であり，各層の地質学的な対比は，従来2次発断爾上で行われていることが多い。本報告は，地盤情報データベースにダイナミックな3次光表示機能を付加して地域地盤の特定の地層を抽出表承することで，地質構造を全方向から視覚的に認識して立体的に掘握する試みを行ったものである。 2．地層の対琵とヂータベ篇スゲとD 地盤情報データベースのボーリング調査情報の地層対比は，微化石分析等の地質学的調査や既往の研究の結果を基本にして行った。つまり，基本となるボーリングや地騒断薗をあらかじめ選定し，その屠序を近傍のボーリングに対比して拡大した。作業はすべてコンピュータの画薦上で，データベースから作成される断面図と舛話しながら，対象層の上・下面境界をマウス操作によって入力した。また，この作業においても，地質構造の複雑な場所ではその立体的なつながりを把握するために後述の3次元表承を併用した。 このようにして抽繊した地層情報は，ボーリング情報データベースと個々のコードで連結される「地屠データベース3に逐次集積した。なお，この地層対此の構報はその時点における判定結果であり，ボーリング情報の追加や層序に関する新しい解釈の発生とともに，常に修正と更新が可能な体制とした。 3．増盤データの立体的舶出舞ボによる地質構造の梗討 θ3次充喪示システム1システムの開発に際しては，地層のつながりや構造が最も理解しやすい視覚を任意に選べるように，表承に対する目の位置を自由に移動できる（表示舛象を連続的に回転・拡大できる）ダイナミックな表示機能を重視した。そのため，ハードウェアには3次元グラフィック・エンジンを搭載したエンジニアリング・ワークステーションを採用し，基本ソフトには1将s心Lを用いた。 2フ地層対比におげる活用1地屡の構成や構造を表現する代表的な方法は断面図であるが，地層の分布が平坦でなく構造の複雑な場所では，その理解が難しい場合が多い。今回の地層対比においても，その様な場合には3次元表示を活潮した。図一1は，平行する2つの断藤の柱状図を立体表承したものである。水平スケールは鉛蓬値の1／30であり，粘土層のみが表承してある。図からは，尚断面ともに上部の粘土屡より下の各腰が東に向かって傾斜していることが一目瞭然であり，2つの断悪の間にボーリングを追加すれば各騒のつながりが立体的に把握できることが分かる（ここでは，紙薦の都合で翻愛した）。 3ク地質揮造の検討箏例：ここに示す事例は，文献三）によるMa12屠（第1洪積粕土層）と天満砂礫層く第玉洪積砂礫層）を袖出表示したものである。図一2に示すように，対象とした地域は西大阪の淀川編辺である。図一3（a），（b）は，約260本のボーリングから両層の地層情報を摘出して，Ma12層は各点の三角形メッシュでその上面を表ボし，天満砂礫屠は棒状に蓑示したものである。また，（a）図は大阪湾側のやや葛い位置から眺め，（b）図は視線を地層に対してほぼ水平に降ろして眺めた表示であり，ともに水平距離は鉛直スケールの王／50としてある。なお，各図には現淀川の位置をMa12層の上面に投影して示してある。 この地域のMa12層の上面が旧河娼によって削り込まれていることは文献1）に詳しいが，（a）図からはその範囲が内陸に向かって広域につながることが把握される。大阪湾の沿岸部における肖llり込み跡は，現溝川の淀川の講側にあり，その川福の約3倍を有している。淀規の北にも一筋の窪みが見られる。また，（b）図からは天満砂礫屡すなわち沖積層の下強が，Ma12屠の起伏に比べて平坦であることが掘握される。StudyonGeologicalStructureby3−DExtrac鍍onDis緋ayofGroundBor董ngLog、Koji Yamamoto，S嚢mio Sawada，Yoshinoh Iwasak圭，Seij隻Suwa（Geo−Research Inst”Osaka So玉lTest Lab．〉一1一 ＼ ／！ ／B女llll曄j醤iil ＼ ． 一 議 墜陶一 s ＼．＿、＿一E＼ 丁＼＼ 国 臥一隻ノ’一5日 V：9篇1： 300 図㎜1ボーリング断藤の立体表示例 3km Oボーリング点図一2地盤データの抽出範囲E ／ ／ N、／− 4．おわヲに ダイナミックな3次元表示により地質構造を幌覚的に把握する手／一 酵 ／− ／一＿／r 天満砂礫層 ＼一50法を提案した。コンピュータ画薗上では，色調やさらに複雑な表現が操作できるが，本文では紙面上に表示する必要から簡略な事例を紹介した。 また，今後の課題としては，土質工学的特 ／‘『 Ma12層上薗 現淀川の投影 ＼ 爺＼ ／ ＼＿／V ：歪r歪瓢1 150図一3（a）地履の立躰的抽出表示の例！性の抽出表示や，透明感を持たせた表示方法などに取り組む予定である。W∼rへ ＼＼δNFE ＼ 鉦天満砂礫屠一5II参考丈献図一3（b）地層の立体的抽出表、示の例2王）土質工学会関亟支部・ 関茜の大深度地盤の地質購造とその特性の研究委員会／地下空閥の活用と技術に関する研究協議会 （1992〉1関薄地盤， 212p一2一 | ||||
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| タイトル | 土質データベースを利用した地層線評価システムの開発 | ||||
| 著者 | 尾畑和彦・尾関正典・大橋正 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 3〜4 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33393 |
| 内容 | 表示 第28回土質工学礒究発嚢会C−9（神芦） 平成5年6月2土質データベースを利用した地層線評価システムの開発中部電力株式会穀尾関 正典 尾畑 和彦基礎地盤コンサルタンッ（株）大橋正1， はじめに 地質調査結果の一つとして表現される地層想定断面図は、設計上重要な意昧を持つが、対象地域の地質学的堆積環境、周辺地形、過去の工、学的な諸定数の統計値、色調、含有植物などの整合性により、各地質技術者の専門的な知識、判断の集合として作成されるが、相当量の主観的要素が含まれる。 したがって、同じ地域の駈面図を作成したとしても、地盤情報の解釈の相違により、異なった地層断面図となることさえあり得る。 近年、コンピュータの急、速な発展により、地盤情報の集積と、これを利用して、地層断面園の自動作成の試みも開始されてきている。但し、一般的な基準、ルールのみで地層区分、境界を決定することは、あいまいさの判断も伴い、非常に困難であり、人工知能（A I〉の導入が必要となる。 一方、地層断面図中の地層線の決定作業は、各地質調査技師の作成する土質柱状図の記載程度により左右されることが多く、なんらかの判断基準の作成が必要と考えられた。 筆者らは、地層断面図醸動作成に伴なうA I導入の前段として、現在開発中の土質データベースシステムにおいて、あらかじめ専門家が判断した地域地盤情報をデータとして入力しておき、統計処理により地質調査の結果得られた各地層線の信頼性評価を行うシステムを作成したので報告する。2， システム概要本システムは、図一1に示すように、現在開発中の設計支援を想定した土質データベースシステムのうちの、出力サブシステムの一つである地層断面出力システムの部分である。 土質データベースシステムに記録されている対象地域別の、麹層区分データを基に、各地盤定数を統計処理し、最も信頼性の高い位置（深度あるいは標蕩〉に地層線を修正するというものである。一タベース土質柱状図土質試験結果基本的情韓 土質柱状図 ±質試験断面図作成 原位置試験 液状化・等高線 機能概要としては、以下o 回購 調□ 5に承す4項目である。 三）敷地平面図を用いた 地層境界判定地域地盤情報ベース 統計処理範囲の指定 2〉地層線評価パラメータ紺象範囲データ統計処理敷地詳細図・任意測線指定 任．激地厨断面作成 の統計処理（指定範囲内〉 3）統計処理結果と屡庫 対比及び最適地層線深ユーザーチヱンク機能・歯力 度 （標高）の決定 4）ユーザーチェック 機能の付加図一1 システ・ム概要DevelGp組enいIGeologicalSeεtloaMakiagSyste組byGeH農fG【眠aUG巨Database，M，Qzeki，K，Qわata（C長伽ElectriεPowelCG，，inc、），T，Ohas瞬（翫so−libaaCo鷹sultaatsCo、，もt虚，）、一3一 3、地層線の評価 1）評価パラメータ 地層線の評価パラメータとしては、実際の地質調査データの各試験実施頻度、実務撞当者の地層線決定の判断指標のヒアリングなどから以下に示す5種類のパラメータとした。なお、評価値としての各パラメータには、実施頻度、パラメータ毎の相関性を考窟し重みを設けた・ 土質分類＞N値＞色調＞粒度特牲〉コンシステンシー 2）地層線の評価断面測線 土質データベース（地域地盤情報ベー 1番目ボーリング孔ス）にあらかじめ登録されている地層境界を一次地層境界とし、これをベースに地層断面図を作成しようとする範囲の評価パラメータの統討処理を行う。その後、断面図に表される各孔毎に統計値に第一次地厨線（1岨，雨⇒地域地盤情ベースn地覆線パラメータ評価＞瞬賂土層 8N儀沖横砂層 醐粒度 十陣積粘土筋 A鵬1総合判定製性撫該最も適合する境界を図一2に示す手順に沖積粘土贋 A監2 上腐艀儀 下層酵価沖穣砂層 A51従って処理し、2次的な地層境界として洪積潜 Oon−51m》 十 一n−4（m） 十 一 十 一地域範囲内 範囲外 o 一 一 十設定する。n十4（m） 一 十π十5（m） 一 十 図一3に地層線評価結果と出力された凡傍地層断瀟図を示す。4。おわりに 図一2 地層線評価の流れ 土質データベースシステムを稠胴して、あらかじめ専門家が判断した地域地層ベースをデータとして入力しておき、統計処理により地質調査の結果得られた各地層線の信頼性評価を試みた。その結果、各地域における代表層序の評価・決定はある程度表現可能との感触を得た。しかし、代表地層内に存在する薄層の処理、不整合の取扱いなどの問題が残された。また、評価パラメータの的確さ、曖昧さの表現など、今後、基本的なルールでは処理不能な問題について、専門家の蔦度な知識判断材料を取り込れた、A王（エキスパートシステム）導入についても検討していきたい。鴨懇 No、宝 No．2 No．4 ，8燃、「畑 『瀦顛「「＿、．、 ．瀟r，旧四 、了τ了 111三∩昌卑 n一雛 栂 驚l l 鰯覇， l H ヨ ヨ モ まじ こ窃 「呈「ま．．三．．圃目日11i畷〕 ・4・‘’ l i l l u朋 ・？？勢照ii門ll、鞍耕l曇i・η，i．．．i”liii閣 i劃l 口涯 ““鞠 ・・繊 号・1・門1・1「「腿 一鯉・ き モ ヒ鰯…・r；確帽 憂lll肝磁、i ii目 l l目 口昌 目i l51「翻 以，㎜、⋮貝illl l…N…匹 l iN口．，i』1昌 i i「目一 a ““ 慌ン＝三．u三、 B l i i i g i i i l 9…“μ B i i巨 ，涯i ＿しjj 飴ユ1一： 、臼 触 i工il一鰯 等貯11舶筈口目 り一‘ 舶■ B l l 働ユ ゑNo．5l一認ヨ ひ ロ目ll選1 ・辱頃 iii，目’nl陣1…iii｝ l ii l l図一3 地層線評価結果（出力断面図例）＜参考文献＞1〉尾開，尾畑，菅野，大橋1電力設備を対象とした土質データベースシステムの開発，地盤情報のデータベースに関するシンポジウム，19912）稲崎：断面図の自動作成法，地盤情報のデータベースに関するシンポジウム，扮91一4一 | ||||
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| タイトル | 締固め管理の自動計測ロボットの開発 | ||||
| 著者 | 吉村貢・三嶋信雄・瓦川善三・上田貴夫 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 5〜6 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33394 |
| 内容 | 表示 第28［弼二」ヒ質コニ学田ξ究発表会C−7（神戸） 三i三成5年6月3締固め管理の自動財測ロボットの開発日本道路公國 試験研究漸 正 蕊嶋信雄 同 大阪建設局 董 篤川善三㈱竹中工務店 技徳研究所 正 上田貴夫ソイルアンド』ロッ欠ンジニアリンク’■㈱ 正O吉村 貢1．まえがき（研究開発の背景と国的） ラジオアイソトープを周いた蓑面透過型密度・水分計（以下rRI群雛」という）は道：路・ダム・宅地造成などで大規模な盛土工事が行われている現場で・締固め品質管理に用いられている。日本道跳公団では，現在，施工管理要領にRI計器の仕様とこれによる品質管理方法を規定している。 表面透過型RI計羅は図一！に示すように，地盤面に検出 検出韻 検出器器を内蔵した灘定雛本体を接地し，密封線源を装着した棒を （3海管） （GM管）地中に挿入する。線源からはγ線と中性子線が常に放尉されており・地中から検餓雛に至る間に土を構成する元素の外核 ハぬ ヤ ぐ 1（） ハ1電子，原子核と相互作馬し，散乱や吸収されたりした後に入 卯 解り射する放射線量を計測して湿潤密度と水分密度に換算する。 RI計穰自体はマイクロコンピュータが複雑な演算を行い， ぞLCD表示や内蔵のプリンターへの出力など，最新の電子技術が投入されているが，測定衝の平滑化やハンマリングによる削孔など人力による測定準備作業がある。そこで，迅速施 密封線源工や省力化に対応し，より高度で信頼性の高い測定を行うために，一連の測定作業の自動化の研究開発を行った。 図一1 表面透過型RI密度計2． 試作研究ロボッ ト 表面透過型RI謙雛の測定手順は，P測定器本体を接地する部分の表面平滑化，②線源棒を挿入するための剴孔，③測建羅の接地→計測，のようになる．これらの内，①は広範な地盤面への適癩性を碗保した上でのロボット化は困難と考えられたので・自動計測ほボットには締固め施工面程度の不陸には前処理なしで適用できるRI計器を開発することとした。②と③は1軸に動作するメカ謁ズムに測定器とドリルを組み込むことで対応した。図一2に自動測定の流れを示す。 ： 1 ステージ下降；i灘定開始命令H と醤欄底面のタッチ計測（1分）1 ス勢ジ塀・復州図一2 自動測定の流れ 図一3に試作研究ロボットの概要を示す．走行車岡としては軽トラックを使爾し，RI計器及び自動計測のための付帯設備を荷台部分に搭載した。車岡の運転と測定の開始命令のために要員が一名乗車する有人のロボットである。付帯設備はR工計器が出入する開口部のスライドドア，および昇降装置で構成されており，｛C100Vで動作する。動作用の電源は小型の発電機を使馬する。Develop恥entalStudyoftheAuto捌easuri臓gRobo七fortheQulityCo漁trononSoilCompactionProcess：爬．蝦SHI躍AandZ．KA珂ARAG醐ム（JapanHighwayPublicCo．），T，じ琶DA（TakenakaKomutenCo．，Ltd．），阿．YOSHI朋R〈（Soila恥dRockEngineeri負gCo、ヲLtd，〉一5一 昇降用モータ／動力は小型発電機（荷台に搭載） ．・・ドリノレモータ［一〆 ．ドリルビット（線源を装著） スライドドアi．即モータIl／1／ 8燥作部十モニター翻 一轍o〃○○辺園一3 自動計測簾ボット試作研究機の概要現場での計測作業は・測点に車爾を停止させた後，測定開始ボタンを押すだけで，図一2の流れに従って順次作業が進むよう動作装置とセンサーを爾いてコント胤一ルしている。翻定開始ボタンを押すと、①開口部のスライトドアの状態をセンサがチェックし，完全開放までドアをスライドさせる，⑦ドリルの回転を開始し，ステージを下降させる，③R王計器底面のタッチセンサが接地を検畠した後，わずかだけ遅れてステー一ジの下降とドリルの回転を止める，④測定のための動作が完了したことを受けてR工討器の潤定がスタートし，1分後にエンド信号をデータ列と共にコントローラに出力する，㊨ドリルを回転させながらステージを復帰位置に上昇させる，⑥必要であればスライドドアを閉じたのち，車両の走行が可能であることを示すランプを点灯させる，という一連の測定動作を行う。3。現場適馬性の評価 現場麗境での自鋤計測ロボットの試作研究機（図一3）の動作が設謙時に想定した通りになるか，を主テーマに適幣試験を行った。この中には付帯設備を搭載した状態での車両の逢行性の評樋も含まれる。 表一1に評価項霞と適馬試験結果にっいてまとめる。全体評価としては自動計測ロボットの主要機構である付帯設備に聞題がないが，不整地の施工現場内で走行する車両の性能に問題があり，照輪駆動タイプの車両が必要と考えられる。裏一1 自動討測ロボット試作研究機の適尾試験結果車面性能前進50k搬痛以下，後進1鰍mハ以下で直進・右左折ゆ良好1凹凸部走行性材料撒き出し面程度の不陸面で異常な車体のゆれなし軟弱部逢行性車両の能力範囲内では対応できるが限界がある機構動スライドドアと昇降装置の動作・位置再現性吟良好一連の測定作業流れをスムーズに制御締良好作制御装置動作卜iミ5付帯設備平坦部楚行性4，おわりに ここに示した試作研究機での結果を踏まえ・現控・実用試作機の開発に着手している。謝辞＝現場適溺試験は山陽自動車道久留美工事内で実施した。関係各位のご協力に感謝し塞す。一6一 | ||||
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| タイトル | 自動計測ロボットの誘導装置の開発 | ||||
| 著者 | 中崎英彦・三嶋信雄・瓦川善三・石瀬俊明・吉村貢 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 7〜8 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33395 |
| 内容 | 表示 第28回±質工学研究発表会C−7（神芦） 平成5年6肩4霞動計測ロボットの誘導装灘の開発疑本道路公図 正 三騰儒雄 正瓦川善三㈱竹中工務店 正○中騎英彦 石瀬俊明ソイルアンド惚ックエンジニアリング㈱ 正 吉柑 質1．まえがき（研究の背景と目的〉 社会資本整備の必要性が瞬ぱれ，政府も積極的に取り組む姿勢を示しているが，人P構成からくる若年労働力の減少傾肉と，いわゆる31くによる悪イメージとの相乗効果により，建設業における労働力不足は深潮になると予想されている。 これを乗り切るには，大編な省人化，ロボット化が不可欠と考え，その藷盤技術となる自動誘導システムを闘発してきたが，今圏RIを周いた密度・水分肉動測建車雨への応粥を試みたので，その概要を報告する。2 誘導システムの概要 今回瀾発した誘導システムは，図一1に示すように既知の座標点に設遣された固定局と，車両に搭載された移動局が，相互に相手の出す識別光を追尾することにより，位置串しと通信を行い車雨を目標地点へ誘導しようとするものである。目的地圃 （×2、Y2）くXO，YO）θ（菟筒労尚角｝ 双方陶追羅方式の長所としては次のものが相方向追縄上げられる。①相手の方向にだけ光を鵠せばよいので， φ 到達距離（誘導可能域）が大きくなる。（車体角｝ ψ②車岡の位麗を算出するだけでなく車体角 （ 地への 労向角） も算定できる。 1，Y1》③識別光に信号を乗せることにより双方向國 通僑が可能となり，他の遍信手段によら X崖鞘XO一トr oo8θ V崖一YO一ト81轟θ ず車廼を誘導することができる。図一1誘導システムの概要3．システムの構成 システムは麟一2のように構成され，各部 凋定局 移勤縄 R I鶉健躍瑚 視準することにより座標系を定める。②測定地点の座標を測定順にインプットする。 図一2システムの構成③輩両を視準し双方向追尾状態にする。④最初の測定点に車岡を誘導する。⑤測定地点から一定の範囲内に車岡が誘導された後，測定を開始する。塾evelopemenもa1St睦dyo重帥idi昭seyste阻ofA姐to阻easuringRobot：翼，剛S紅1匿A巳BdZ、KA響ARAGA響AIJ畦P船11igh響ayPublicCo，1，H，NAKAZAR1絃氾dT，ISHIS翌ITakenakaK剛tenCo，，跳ω，雑，YOSHI躍RA｛SoilaRdRock肋g短eermgCo。，Ltd，1一7一 ⑥測定終了の信畢を受けた後，次の地点に誘溝する。⑦以下これを繰返し，所定位置に車を誘導した後作業を終了する。表一1各構成部の機能4。現在までの主な成果 移動局を搭載した実験車両を写真一1に示す．現在はまだ，ホストコンどユータ車岡の行先，制御量の指示園 定 局ホストコンビュータの指示を移動局に伝える。RI測定ユニットを設置していないが，操作用の油圧ユニットとシーケンサープログラムは完移動局を追尾する。備している。移動縄からの通信を受け取る。 実験棄両はミニパワーショベルを改造し，各油圧系統をマニ移 動 周固定局からの指示をシーケンサーに伝える。ュフオルダーブロックに集め，圃定局を遍尾する。各系統を電磁弁で開閉できるよ箪岡の状態，RIの測定値を圏定局へ知らせる。うにしたものであるが，主な仕．様は次のようである。シ ー ケ ン サ ー油圧系統の電磁弁をコントロールして撃RI測定に関する一連の動作や，車両の運転を行う。 最大速度 60c臥／秒 （前進・後退とも） 制御可能最小ステアリングRI測定ユニット測定開始の指示を受け，シーケンサーに組み込ま 角度 2。れたプログラムに癒じ，一連の作業を行い，土の （侭し地盤により変化する）密度・水分を測定し，結果を移動局に渡す。 車両の最大回転速度 4回転／分（240／秒） 実験ヤードの関係から現在では最大50船以内での誘導実験しか行っていないが，上記車彌の主要仕様において， ・1、滑「麟競一鰐評欝琴贋標到達地点へ50c皿以内の耀度で誘導でき，RI測定車へは十分対応が可能であることが確認された。5．おわりに 本システムは，測建華岡だけでなく，ブルドーザー，モータ・一スクレーパ，パワーショベル等の建設機械の無人操作に編広く応罵できるものと考えている。 これらのことが可能になれば建設工事の24時間作業体劉も現実的となり，建設業の受けるメリットは非常に大きいと思われる。 今圃の報告は，初期段階のものであるが，今後制御曹能距離の拡大や安全性の確保などを進め，実用システムに耐えるものにして行きたいと考えている。写真一1誘導胴車爾一8一 | ||||
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| タイトル | コンクリート廃材の有効利用に関する実験的研究 | ||||
| 著者 | 柴田英明・斎藤顕次 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 9〜10 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33396 |
| 内容 | 表示 第28圏土質工学研究発表会D−9（神戸）平成5年6月5コンクリート廃材の有効利周に関する実験的研究国士舘大学 正会員酉松 建設 正会員○ 柴田 英明 斎藤 顕次1。はじめに 近年、道路改修、コンクリート建設物の解体及び建設工事に伴って発生する建設残土等の量は、無々増加の一途をたどっている。これは全て産業廃棄物として処理されるため、処分できる筥所は港湾埋立地や指定ざれた廃棄物処理場に限られている。その為これらの処分できる量は極めて少なくなっているのが現状である。また、処分に伴う自然環境の破壊や運搬に伴う車公害等、新たな社会問題を生みだしてきている。一方建設工事においては、骨材としての由砂等の資源の確保が難しいという問題が発生している。これらの諸問題は、大都市部で深刻な社会問題にまで発展しつつあるのが現状である。本研究では建設残土の有効利爾の一つとして、コンクリート廃材やアスファルトコンクリート廃材の再利絹について着目し、特にこれらのコンクリート廃材を骨材として再利用アスコン廃材する場合の可能性について検討することを研究目的コンクリート廃材とする。なお、コンクリー1・廃材をコン廃、アスファルトコンクリート廃材をアスコン廃と呼ぶことにする。吸水率（器）髭重（9／c既3）粗骨材細骨材6，25724，9672．36至租骨材6，760細骨材40，8002，788裏．1廃材の吸水率・比重2．実験概要 2L．．1、．．試1獲＿廃材』と：して無筋コンクリート及び それぞれの廃材をクラッシャーにて破砕させたものを使用した。なお写翼1、2にコンクリート廃材を電子顕微鏡掻影したものを示している。コン廃やアスコン廃は通常の骨材に含まれる石英、長石等のほかにカルシウム系の結晶体がみられる。コン廃は水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、石膏、エトリンカイトなど通常のコンクリートにみられる結晶が検出されている。一方、アスコン廃には炭酸カルシウム等はみられるものの水酸化カルシウムはほとんど検出されていない。0．074欄以下の土として木節粘土．を用いた。2，2 路盤・腰各床季オとして廃在塾臼を撮ぜた場合 突固め回数を4，種類（ε＝17，42，67，92〉 とし、廃室オを各々 （0，30，50，7〔），100％〉 で土と混ぜた場合について通常のCBR試験を行った。なお含水比は6100Q C l7謬田C42・△c67卜訳蕎．憲5。G AC㎝・・ノノノ勢00．074、0．蓋50．30．61．22．5 5 10 20 フルイ目の呼び寸法（mm〉 図一1 突固め回数による廃材の粒度分布写真．2 〕ンクリート廃材（殉000倍〉SもudyontheeffectiveUseofConcrete）astesH l DEAK i S畦l BATA （KOlくUS整｛l KAN UN IVERSlτY）KεN31 SA l TO （錘I Sド1卜1ATSU CONST，CO．，L掌D）一9一 ％前後とした。2．3 モノレダノレとして廃材〕を混ぜた場合92 jiSA U98にもとずき、コンクリート圧縮試験を行った。水、セメント、廃材の配合比を1：2：4とし、養loo生日数を3，7，28，56日とし、供試体はそれぞれ訳5本ずつ作成して実験を行い、各廃材と通常の骨材を混魑ぜた場含の比較検討を行った。㎝顛qコQ3。実験結果 3 粟 廃材の粒子破砕率及ひ吸水痴 図一茎に各突置め回数による廃材の粒度分布を示す。50また、表一1に吸水率を示す。図一1よりコン廃は初期エネルギー（17回）により12％粒子破砕を起こすことがわかるが、アスンン廃では高エネルギーになってもわずかしか生じないことがわかった。1700 30 50 70 1003．2 路盤。路床本オとした場合 廃材混入黙・（％〉図一2 コンクリート廃材混入率とC B R値の関係 図一2，図一3に各廃材凝±と混ぜた場合・のCBR値を示す。これらの図よりコン廃を混ぜた場合、混入率30％で突固めエネルギーの増加に伴いCBR値も増加している。即ち、十分路盤・路床材としての支持力をもった地盤iと判断できる。しかし、アス漂ン廃を混ぜた場合、その増加率が低く路盤・路床材としてはあまり適さないと判断できる。3，3 モルタルの骨材として馬いた場合 図一4に養生欝数に対する鷹縮強度を示ず。灘ン廃を熔いた場含、初期強度から300k g fと大きい短を示し通常のモルタルよりも大きい懐を示しているが、これは駆ン廃の吸水率が通常の骨材より大きいため真の水セ、ズント比が小さくなるためと考えられる。逆にアスコン廃を使用した場合、56日たっても200kgf前後と小さい値を承しているが、これはアスコン廃の水との親和性が悪いため強度低下が生じるためと考えられる。4．結論及び考察 イ．諏ン廃の場合、路床・路600盤材やセ．ズントモルタルの細粒土（砂など〉の代わりとして爾いることは十分可能であると判断できるが、コン廃の吸水率にっいて考察する必要がある。 ロ，コン廃の吸水率が高いことを利用すれは、高含水比地盤への添加剤としての利用価健を考えることができる。 ハ．アスコン廃を通常の骨材として利馬することは難しいと42訳遡にΩ喬Q500 30 50 70 100 廃材？建入率（％〉図一3アスファルトコンクリート廃樗混入率とCBRl眞の開1系○○◎500コノ廃0秘響誠400○翼通常の骨材 臼績300課出㊧ □臼口 200アスコン廃100，慰われる。 二。今後、コン廃に木材、金属、紙、ガラス等を含む場合について検討する必要がある。00 3 7 28 養生弩数 （目）図．4 養生霞数に対する圧縮強度一10一56 | ||||
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| タイトル | 短繊維混合補強土の原位置混合試験(その１) | ||||
| 著者 | 加藤俊昭・林義之・喜志田聡 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 11〜12 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33397 |
| 内容 | 表示 第28匪敗質工学研究発表会K−14（神戸）平成5年6月6 短繊維混合補強土の原位置混合試験（その1）建殼省土木礒究所 正会員 林義之、土木研究センター 喜志多聡、 ㈱間 組 ○正会員 加藤俊日召鴻池組：石井昭紀、エス劫エス：長坂勇二、大阪防水建設1大顕向正明、加藤建設：山本健、熊谷組1堀内晴生、佐藤工業1稲田広文、銭高組：佐藤常雄、爾特建設：高橋春仁、日本舗道：西村拓治、フジタ：蚕川和夫、麻生セメント1安在六男、大阪セメントニ荻野拓哉、鐘ヶ淵化学1大滝恒雄、大日本インキ：内山正葵、秩父セメント：田坂文宏、輌人：岡村膿弘、菓洋紡績：水野義則1．はじめに 本文は、建設省土木研究所と（財）土木研究センターおよび罠間38社（ハイグレードソイル礒究会）による共同研究r混合捕強土の技術開発に関する研究」の成果の一部を報告するものである。混食プラントグループでは、土砂と発泡ビーズおよび土砂と短繊維を効率的に混合撹はんする方法についての検討を行っている。それぞれの混会土の材料蜷性については殿報（例えば、第27勲土質工学蘇究発表会講演集Rp。2435∼2440、pp．2515∼2520）に詳述されているので、これらを参照されたい。土と短繊維の混合にってはこれまで複合リボンミキサ・2軸パドルミキサでの混禽試験実績がある。今回はプラントを設置せず原位置で土砂と短繊維を簡便にしかもより効率的に混含する方法についての検討結果を報告する。2．試験条件2−1 試験対象土／ 短繊維を原位置で混合するのは本実験がはじめてであったため、土砂材料としては 比較的混合性の良い砂を胴いた。試験対象土の物理特性を表一一1に示す。2峨 混合材／ 混禽に用いた短繊維の材質はいずれもはポリエステルである。これらは、定墨供給性と 経済性を重，裸したウエッブ（切漸糸（SF）をからめて真綿状にしたもので幅1m・厚さ雄照臥糸長 さ5勧m、糸太さ2de）と開繊性を璽視した短繊維（運続糸（TOW）糸を一定長に切断したもの、長 さ30m田、太さ21de）の2種類である。混含攣は土砂材料の乾燥璽量のO，2％とした。2−3 混命機械／ 一般に蓑房安定処理に使胴される小型スタビライザを用いた。本機の仕様を衷一2に 示す。走行速度は1認而nとした。槻はん羽根の形状を写翼一1に示す。2−4 施工手順／ ①盛土材料を撒き出し、ブルドーザーで30cmに敷きならす。 ②ケース1：蓑膚にラップの敷き込みまたは短繊維をの散布（今回は人力で行った）。 ケース2：表層5cmをすき取って上記作業を実施後、再びすき取った土砂を繊維に かぶせる。 （混禽材を土砂中に事前に埋め込む。図一1参照） ③スタビライザを一定速度で走行させ、通過1醸毎に混禽状況を鋸視で観察する。 ④十分な混含が確認されたら、サンプリングを行う。3．試験結果 スタピライザーの是行は3園行った。走行後のラップ、短繊維のそれぞれの混含状況を写翼一2、3に示す。ラップは走行回数を増舶しても一量予切れた真綿状のままでほとんど開繊が進まない。一方短繊維は、1回走行時にはまだ塊りが認められるものの、走行回数の増加に伴い、土中に短繊維がひげ根状となり良く分散していることがわかる。これは今回短繊維を事前に手で十分に開繊しているのに対し、ラップは繊維がからまったままの状態で土申に敷設されており、繊維の太さも2deと細いものであることが開繊不良の要困として大きく影響しているものと思われる・ また鼠視で最も良く混禽された短繊維の土中埋め込みのヤードでサンプリングし、水洗い試験を行った。その結累、乾燥土に対する繊維の含有墾は、0．16、0．19、O．42％であり、多少の塊りは存在するもののスタln−site赫ixir｝9testf。rSh・rt−Fib弓r一自eiBf・r。edS。ilslY・shiyuki目AYAS田（Public騨・rksReserclllnstitute，MinisセryofC。ns柵ctioA），Akira民IS討IDA（Public田orksReserchCenter）Toshiaki尺解0（暮AZAMACORPOO鯉ORAτ10賛）etai．一月一 表一 1 対象土σ）痔勿理特性ビライザーの混合性がある程度確認された。4．まとめ 材料の供給に関しては、ラップは原糸のハンドリングが容場で定量供給の制御も比較的しやすいが開繊性や分散性に劣る。試 料 ”σ．砂臼然禽水比（％）13．6維機械メーカと検討を進めている。91土比 重 また混合機は今回在来スタビライザをそのまま用いたが、繊63し今回は手で開繊したこともあり、この装置については現在繊粒 度砂シルト粘 短繊維は梱包効率は落ちるが、開繊牲、分散牲に優れる。ただ2，671統一分類維の分散性にやや不満は残るが、安定処理土用の機械でも繊維S−Fがある程度混合できることがわかった。今後はより混食性の良い機械とするために簡単なアタチメントで取り付け可能な羽根の開発、形状の検討などを行う予定である。麟灘謬灘…一＿． 離 篠慎羅轟町一『∼一…ド ∫．秘鷺 論伊欝鴇葬療表一2 スタビライザの仕様名 称低速深耕ロータリー性 能撹はん幅 1．伽、挽はん深さ 最大80c聯寸 法全長 7．71痢全幅 2．435m金高 2．435細重 罠9，2t毒行速度0∼22m／隅iR羽根回転数0∼65rpm ケース1 スタビライザ ケース2スタビ5イザ・砿仔方向．z一，望ム5c・皇＝差5c瓜写翼一1スタビライザーの羽根 図一1 繊維敷設状況幾写真一2 ラップ混合状況写真一3 短繊糸霞1毘食場犬況一12一 | ||||
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| タイトル | 繊維混合補強土の原位置施工試験 | ||||
| 著者 | 加津憲章・三木博史・千田昌平・熊田哲規・岡村康弘・加藤俊昭・西村拓治 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 13〜14 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33398 |
| 内容 | 表示 第28回±質工学研究発表会K−14（神戸〉 平成5年6月7繊維混合補強土の原位置施工試験建設省土木研i究所 正会員 三木 博史（財）土木研究センター正会員千田 怨平（株）鴻池組 正会員 O加津 憲章帝人（株）蕉会員（株）間組 疋会艮 加藤 俊昭日本鋪道（株）岡村康弘西村拓治熊田哲規ヒほセ（株）圧会員工，はじめに 本文は、建設省土木研究斯と（財）土木研究センターおよび浅間38社（ハイグレードソイル研究会）による共同研究r混合補強土の技術開発に関する研究」の成果の一部を報省するものである。 短繊維を土に混合することで従来の牲質に高付加価値をつける短繊維混合補強土に関する研究が進められ、室内試験、降雨実験三）の結果から、力学特性の改善や降雨に対する耐工【1一ジョン効果が確認されてきた。短繊維と土の混合方法には、混合プラントで混合する方怯と原位麗で混合する方法がある。原位置での混合方法は、混合機械を使い分けることにより、施工規模の小さい狭隆な場漸から施工延畏が長い大規模工事まで適用できると考えられる。今回は、原位蟹で短繊維混合補強土を構築するための基礎データを樽ることを目的として、原位置での混合惟能確認試験を行ったのでその報告をする。2．試験方法 表一1 盛土材料の物理特性 試験に使驚した盛土材料は、表一1に示す3種類とした。使用した短繊維材料の材質は、ポリエスデル製の無捲縮糸で、太さ6De∼50Pe、畏さ30㎜∼60㎜であり、供給形態は、ボビン糸を所定2種類である。また、短繊維の混合量は土の乾燥重量に対して、自然含水地 欄 （％）乾糠密度 ρd（9！d〕粒 度の長さに切断したものとラップ（短繊維をシート状にしたもの）の項 駐 鵠号（単位）出粒子の密度 閃 （艦／d）肉 砂粘土貿砂2。7…o21．8呂取ローム2，67呂2．68駐16．681，513…．5脇磯 分 （％）2．ぐ5．9砂 分 （％）82．273．6シルト分 （％）7．48．5粘土分 （％）8、G12．0呂7．・17o，6フ52一翼弓9、234．7…4．o0．2％∼1．0％とした。混合機械は、安定処理土胆のスタビライザー（最大混合深さ70㎝、作業帳2m）と同じく安定姫理土用の 繊維 。バケット内に撹絆翼を有するバックホウ（0，71建タイプ）を使粥した。試験盛土は、①原地盤の整地、②盛土材料のまき出し敷き均し（厚さ40㎝）、③短繊維材料を敷設する区面の掘剛（深さ10㎝〉④短繊維材料の敷設（ボビン糸を切断した短繊維は、手で開繊しながら散布し、ラップは、そのまま敷き並べた）、⑤覆土の順庫で構築した。繊維混合補強土のサンプリングは、図一2に示すように、1区箇当り9ヶ所の地点でφ50㈱×100騰のモールドを満たす 図一工 繊維材料の敷設方怯 1000 2000 1600 「口 」混台魎械滝拝方陣f＿ように採取した。サンプリングした試料の短繊維、盛土材料、混合方怯の一・覧を表一2に示す。 サンプリングした試料について、目視による観察と繊維のふるい分け試験とを実施し、繊維の開繊性と分散姓を確認した。目視による観察では、図一3に示すように各試料ごとに開繊・分散が良好なものを4点、短繊維が綿状に混入し、ほとんど開繊・分散していないもを0点として5段階で評緬した。また繊維のふるい分け試験で 500 500は、ふるいにより短繊維と土粒子を分離し、土の乾燥重量に対する図一2 ふるい分け試料の繊維の禽有量を測定した。 サンプリング位置3．試験結果 各試料の目視による開繊・ 分散姓の評価結果と繊維ふるい分け試験結果の∼覧を表一2に示す。目視による評In−siteMixing七estforFiber−ReinforcedSoils＝H，照iki（PublicりorksResearchlnstitute，睡ir｝istryofC・nstructi・n），S．Chida（PublicりorksResearchCeΩter），聾．Katsu（KonoikeC。nstructi・ΩC・．，Ltd．），Y．Okamura（TeijinCo．，Ltd．），T．Ka七〇h（HazamaCooperation），T．Nishmurua（糊iho曲・d・uCo．，Ltd．〉，T。Ku田ada（Hirose＆CQ．，Ltd．）一13一 価点とふるい分け試験による繊維禽有量の標準偏差の閲係を図一4に示す。図一4より、両者の関係には相関性があることがわかる。混合回数にっいて見ると、スタビライザーの場合は工回より2圏のほうが欝視評価点が向上し、標準偏差も小さくなるが、バックホウの場合は、標準偏差は小さくなるものの目視評価点は向上しなかった。繊維の太さが6Deの場合は、土質に関係なく良く開繊・分散するが、21Deの場合は細粒．分の多い関東瓢一ムでは、開繊・分散性は余り良くない。繊維の混合量が1，0％のものは、開繊・分激性はあまり良くない．試料番号3−2，3−3，3−4 表一2 繊維混禽袴強土ふるい分け試験試料の一覧表20㎝、30㎝と変えたもの混合機披之 貿賦験番号維Dεは、試料採取深さを10㎝、原糸形態殴口山 砂 スタビライザー ポビン糸手であるが、開繊・分散性は変3−1鳴 砂 スタビライザー ポビン糸手3−2戯 砂 スタビラrザー ポビン糸わらない。3−3虞 砂 スタビライザボビン糸手3−4山 砂 スタビライザー ボビン糸手4−2山 砂 スタビライザ手5ポビン糸瓢丁1−2621212ユ21216山 砂 スタビライザー ラフブB試し9｝三山 砂｛ックホウポビン糸手219−2出 砂｛ックホウボビン糸手2三ポビン糸拳2三スタビライザー ポビン糸手13−214良好なもの維長山 砂 スタビライザ結土質砂粘出貿砂拳関棄ローム スタビラfザー ボビン糸手工8−2関東ローム スタビライザー ポビン糸2127注｝部7スタビライザー ポビン糸ユ7ユ5−2山 砂 スタビライザー ラッブ紙巻 なしポビン糸なし山 砂 スタビラぐザ621621621 R回30 230 130 230 230 260 238 230 130 230 230 230 230 230 23B 230 2ゐい分けよる撤縦含有 c塵 合煮垢 平 均％無準簸差取深10工o三〇2030101010ユo101010lOユ0三〇lo設計磁維0．20O．20O．200．20O．20O．20o．14O．20O．20o．99O．19O．19O．30O．30oほ40．20O，1830，1740，ユ28O，136O，ユ260，309o，ユoo0，227O，2421，927O，227O，258O，4791，6860．1三〇3，624目鏡評 均点O、053王3O．13426O．089二9O．08958O、091三8O．13707G、O唯3200．266790．219991．067520．ユ5253O．145280．12784O．72580O．080838．515033．222．223．OO3．223．332．112．782．442、1王L443．OO2．442．78L442．782．33・鐵織材翼罧ポリエステル．織畿性状讐無，捲縮・目視齢緬平均怠は、サンブリグした試科の目筏観寮の騨価点の合計を試料数9で醸したものである． 凝視評価点（開繊・分散性） 悪いもの 1巳0 1．5 2．0 2、5 3。0 3齢50 職．，ザ｝n鞍冨r 図一3 開繊・分散状況0．054．考察 目視による分散性評緬点とふるい分け試験の繊維含有量の標準偏差との間に相関関係があることから、盛土材料に短繊維が均一に分散されていれば、各サンプリング試料間での繊維含有量にバラツキが少なくなると考えらる。っまり、標準偏差が小さければ、サンプリング試料内に綿状の塊が混入している可能樵は少ないと考えられる。 ポビン糸を切断した繊維を手で開繊しないで繊0・10墾灘鉱〆欝論畠0．15有量の0．20標準 麗甑30幽，混含2回ホビン糸偏0・25差ハ均 か ゆ 敷設した場合は、試料ごとの繊維の分散状況に 0．8バラツキが大きかった。混舎機械での混合作業性0．9のみでは、繊維束を解きほぐして盛土材料に均）一・に分散させることができないと、慰われる．ラ 羅撫．、回8．0ップ形態の繊維は、混合機械のみで十分に分散9．0した。短繊維が集束していないことが繊維の混図一4目視による評飯、点とふるい分け試験による 繊維禽有量の標準偏差の関係合分敬に好影響を与えると考えられる．5．まとめ 短繊維を混合する機械として安定処理土用の汎用機械が稗用できる可能他がある。バックホウの様に混合部が開放されたものより、スタビライザー・の様に密閉された方が良く混合すると思、われる。また、施工管理方法としては、目視による管理のみならず、サンプリング試料の分散（標準偏差）も使絹できる可能性がある。ボビン糸を切断したものを敷設するときは、開繊しながら分散する必要がある。今後は、繊維の開繊、散布の方怯について検討していきたいと考える。参考文献1）第27回土質ヱ学研究発衷講演集 pp．2435−2440 繊維混合補強土に関する研究その1∼その3一葉4一 | ||||
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| タイトル | ＥＰＳ材の熱・紫外線劣化とその対策 | ||||
| 著者 | 佐野修・後藤恵之輔・津田久・持下輝雄 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 15〜16 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33399 |
| 内容 | 表示 第28剛土質工学研究艶袈会（神 戸〉 平成5年6拷88−6EPS材の熱・紫外線劣化とその紺策ダウ化工（株〉 正 ○佐野修長崎大学 箆 後藤恵之輔長崎大学 学 津田久長崎大学 持下輝雄1．はじめに 軽量盛土や擁壁背面軽量埋戻しに使罵されるEPS材（激pa磁edPolystyrene）は、保管中、施工中、施工後に適切な保護を実施しない場合、熱（タバコ、溶撞、アスファルト等）や太陽光の紫外線によって劣化が起こる危険姓がある。本研究では、これらの原因によるEPS材の劣化対策として、現場で入手可能な復数の材料を用いてその保護性能を試験し、保護手段の効果を比較した。 2。熱劣化試験と結果 欄 ロEP5材裏面温寧＋保説材義画温度1。雰囲気温度凱鋳慕鑓ず氏彗1，12弍試験繭 1竈：』一 EPS材は熱可塑性樹脂であるポリスチレンの発泡温翅 一雪一．，序〆鴛・i一一li・体であるため滴温に曝すと靴・膨張・収縮などの農1雛凝誓変形を起こす。しだがって、変形や強度低下の起こら 灘6臼岨ない70℃以下が実用使用範闇とされている1》。本試、｝出、砂・φ。・・一か腕騨◇噂q孕・ゆ一甲rr命 q臼う四臼験では、保護材表懸を180℃になるように梨ミを力琵え日 29 4臼 6e 騒圃（分）たときの、各種保護材の下側にあるE P S材蓑面の温 図1 砂5C飢遮熱試験結果度を測定し、熱に対する保護性能を検討した。勘2−2。試験方法18呂qεps材護面温農 ＋保翻麺温農 o雰國気湯震16臼 厚1さ20cm、縦50c瓢、横50cmのEPS材．．．み、＋ 子 ＋ ＋！43（D−20タイプ）の上に保護材を載せた。保護材の浮一・厚幽瞭1ボ1重2a十’：1e臼上に辱さ5皿mの鉄板を置き、2本のバーナーで加熱度した。試験に用いた保護材を表1に示すじ普通モルタ8臼娼29ルの配合は砂：セメント＝3；1、軽量モルタルは砂家66．軍∴り一堅’摺o’川φ川1Φu監寧㌔㌔・u・”F亨 や’φ島 パーライト．セメント鑑2：1：1で材・令28日以9 2旧 4a 6臼 経過時闘（分）上とした。温度測定は試験体中央部の保護材表面、E図2 軽量モルタル5c m遮熱試験結果PS材表面で実施した。鋤1聞表1 熱保護材料16914臼保瞳材砂琢さ（cm）5， 15普通モルタル5， 10軽量モルタル5， 10珪酸カルシウム 板0．5（玉枚）王（2枚重ね〉2（4枚重ね）｝2B温lga 度6a 姻 2臼 2葺，滋鑓、日 2Z 4a 6a 騒圏（分）図3 珪酸カルシウム板2CIn遮熱試験結果診eteri。ratiQn。fExpandedPlystyrenebyKighTemperatureand冒1travi。letRaysaI｝ditsPr・tecti。n塾王eas脚s．D。wKak。hK．K。OsamuSan・，Nag＆sakiU豆iversityKein・s騒keG・t・・HisashiTsuda・Teru・卜ioch ishi ta一15一 2−3．試験結果・考察三40 図1、図2、図3は砂5cm厚さ、軽量モノレタノレ5 cm厚さ、珪酸カルシウム板2cmを保護材としたと きの測定結果のグラツである。熱に対する保護材の性 能は、保護材上下の温度差が大きく、かつ下面での温 度上昇が遅いほど良いと考えられる。図4は60分経 過後の温度差をまとめたものである。砂が一番効果が あり、普通モルタルは効果が小さい。珪酸カルシウム一一一一｝一｝工20＾1009〉 80嗣｝ F 一㎜ F ∼ ㎜ ㎜ ㎜｝ 搾 『 州 R ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ 60嵐¶『 一輝 40『20一 一0 板は厚さの割合に効果が大きいことがわかる。5 ■e O 5 255 5 5 ・ 2 砂 普通 軽鼠 珪酸カルシウム3．紫外線劣化試験と結果 モノレタノレ モノレタル 薮 3−1．試験臼的 保護材料と厚さ（c m） E P S材が太陽光線申の紫外線によって劣化すると図4 保護材料による60分後温度差 裏面が黄変し・粉末状態となって劣化部分は強度を失 う。劣化層の下部は強度的に問題ない2〉が、劣化した衷2 紫外線保護材料 表面の接着強度は失われるため、仕上げ・被覆層が施保護材 工されるまでの間、適切な保護材が必要となる。本試A：ポリエチレン 験では複数材料の紫外線からの保護効果を評緬した。 シート特 性厚さ0． 05mm再生ボ微チ卯一部使駕黒色 3−2．試験方法B：ポリエチレン EPS材3種類（D−16、一20、DX−29） シート を衰2の材料で被覆し、サンシャインカーボン・ウェ厚さ0． 02mm透明C：工事馬ポリエ チレンシート厚さ0． 16mmD：農業用厚さO．075mm紫外線遮断性特殊品 ザーメーターによって48時間、紫外線照財を実施し た。試験条件はJISA1415に準拠し、結果は 黄変度に二よ》整理した。 塩ビシートブルー透明 3−3．試験結果・考察 EPS材D−20タイプの試験結果を図5に派した。20 工事用ポリエチレンシートが一番紫外線保護効果が高 いのは、一番原いことと透光性が小さいためと考えら鼠 線カット処理を施した農業塩ビシートは期待したほど淑 罫「 IA0︸ C −16、DX−29とも1司様の傾尚であった。iBi b5 保護姓能は腐くなく、狂P S材表面を優して弱く接着 した。可塑材の影響と推定される。以上の結果は、D『i lき 1 って収縮を起こし、ワカメ状に形状がひずんだ。紫外101 量︸L れたが、温度（ウェザーメーター内温度42℃）によ憾 15il れる。黒色のぷリエチレンシートも同等の効果がみら24時間 48時間鋲外線，照射時聞4．まとめ E P S材を保護する材料として、熱的には砂が、紫外 雛A劇リエチレンシ帰 囲D饗業用協ビシー1線に対しては工事用の青いシートが良い保護性能を示し △B肘リエチレンシート OE無保護た。これらは現場で通常使用されている材料または資材であり、叛いも容易なことから今後は短期的な保護に利 ⑫ Cユニ，事用融，リエチレンシート図5 保護材料による48時間後黄変度用されることが期待される。 材料マニュアル、1994、PP．24． 2）佐野、後藤；＜参考文献＞ i）発泡スチ瓢一ル土木工法開発機構：環境面からみたE P S工法の特徴および発泡スチロール材の再利矯に関する考察、第37回土質工学シンポジウム、1994、PP．銘1−124．一16一 | ||||
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| タイトル | 織布と発泡スチロールの複合材による支持力向上効果 | ||||
| 著者 | 東泰彦・笠原清麿・横田善弘・荒井克彦・片岡英一・町原秀夫 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 17〜18 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33400 |
| 内容 | 表示 第28圓土質工学研究発蓑会E−3（神戸） 平成5年6月9織布と発濾スチロールの複合材による支持力陶上効果前田工繊（株〉 笠原済麿O前田建設工業（株） 東 泰彦 〃 横田善弘 〃 荒岡英一 福井大学工学部 荒井克彦 ” 町原秀夫1．まえがき＝織布と発泡スチローノレを貼り合わせることによ 載精狂力（㎏創αのり、織布の引張抵抗と発泡スチ0．5 1．0貸一ルの圧縮抵抗による曲げ剛姓をもっ新しい複含材を開発した。軟弱地盤上にこの複合材を敷設した支持力の室内模型実験を実施して、織布のみを敷設した場合と：比較検討した結果を示す．2．実験方法：図一1に実験装置および計雛の配鐙を示す（土（㎝）圧密して作成した。その上に畏さ50㎝の織布または複合材を敷設し、盛土材料（不飽和）を粘出溜の圧密圧力と同じ圧力で圧＼図一2 載荷圧カー沈下量曲線國一1 実験装置および計裾配置槽の奥行きは25㎝〉。紬土地盤はスラリーを庇力0．3㎏f／㎡で＼80織布のみ （0。4 一複合材（厚さ201雌丘） 惣 ・一一複合材（厚さ40㈱〉 （膨さ20醐L）載 ぎD謁フ 『07 廻 1…無、 飛 lillミ1ミ§・ 磁 謡0。2竃o・4鳶望田刑越懇o．2・・懸縮して盛』土層と：した。長さ15（翻の剛載荷板を盛土上に置き、5分間ごとにO．1㎏f／㎡ずつ荷重を上げた。計測項目は地表薗沈00下量、鉛直土圧、間隙水薦、地申変位、織舶または発泡スチロ（6）（4） （5） 』（6）0 12．5 25，0 0 12。5 25．0ールのひずみである。複合材の載荷中心からの鐙離（㎝） 載荷中心からの距離（㎝）厚さが20㎜、40㎜の場合と織布 図一3 鉛直土圧分箱（粘土層表屠付近）のみを敷設した場合の討3種類の実験を行った。（0。4竃一織布のみ＼（o。4 複合材（厚さ2伽㎜）男一一・複舎材（厚さ40照監）3．実験結果＝1〉地衰薩巨沈下量：地表面沈下量を図一2に示す。複合材（厚さ20㎜）の場合、Q。5㎏f／㎡までは織霜のみの場合とほとんど同じ値であるが、複合材（厚さ40㎜）の場合、沈下がかなりの程度麺制されている。2）鉛直土圧：図一3に粘土地盤表層付近での鉛直土磁分布を示す。複合材を敷設した場合、載荷中心から12．5㎝のとこ（7）（8）（9）o （7）0 12．5 25。0載荷中心からの毘離（㎝）（8）’（9）0 12。5 25．0載荷中心からの距離（㎝）園一4 鉛直土狂分布（粘土層中層）Ear噛Rei㎡Qrce鵬ntbyaCQ暁posite嫉aterialU恒t塊VovenGeotex七ilea5dStyr・｛oam＝K．Kasahara，Y．Yokota，H．Kataoka（阿aedaKosenCo。，Ltd．），Y．Azu囎（賊A帥ムCORPORATION），K．Arai，H．超achihara（Fuk戯Univ．）一17一 ろで、織布のみを敷設した場合より大きな土鷹が発生している。畷（一4に示す粕土層中層部では厚さ超 サ・複合材（厚さ20㎜）一織布のみ （ ．．齢材（厚さ20㎜）運 蝋望40㎜の複舗についてのみ・輔30．2複合材（懸さ40㎜）中心から25，0㎝のところで土旺が週 曇発生しており、鉛直土圧が広範囲謎に広がっていることが分かる。3〉躍間隙水厩＝図一5に精士地盤表層付近での間隙水鷹分布を示す。厚さ40㎜の複合材の場合、間隙水圧が広範囲に発生している。4）地中変位；図一6に粘土層の変形状況を示す。複合材を敷設した場合、（P（3〉（工〉 （2〉0 12．5 25，0載荷中心からの距離（働） 図一5広範囲で変形が起きている，厚さ（2）（3）0 12．5 25．0載荷中心からの距離（回1）間隙水圧分布（糧層鋼付近） 一載荷圧力 1，0㎏f／α孟40㎜の複合材の場合特にその傾向が強い。國一7にせん断ひずみ分載荷厩力 0，8㎏f／α尋』塑吻蟹㎏f／㎡ プ 〆 ＼ 1、布を示す．複合材を敷設した場合、粘土層の破壌領域が広がっていることが分かる。5）発泡スチロールのひずみ＝國一8に発泡スチロー一ルのひずみを示すが、部材全体で荷重を受け止めていることが分 F織布のみかる。4．あとがき＝必要な厚さの複合 地盤スケール擾合材（厚さ20㎜）複合材（厚さ40㎜）変位スケール 010㎜0 50囎図一6 精土層変形図材を敷設することにより、十分な曲げ抵抗が発揮されて、織布のみを敷設した場含よりもはるカ、に大＿＿ ジー一載荷圧力o，8㎏f層載舵力Lo㎏至価載祷圧力o．7㎏ま／㎡きな沈下掬制と支持力向上効果が 『 』 甲 ■ 1 P P得られる。実際の盛土構造物に対しても十分な効果が得られると考えられる。 本研究は（財）福井県産業振興財腰の助成を得て行った。複合材（厚さ20㎜）織布のみ口o＜γ≦1圃1＜γ≦21欝2〈γ≦3 図一7 一3×10×1σ3 複合材（厚さ40㎜）騒3＜γ≦4圏4＜γ （％）せん断ひずみ分布×1σ3×1σ3・』卜垂し』］ O．5 O。5 載荷圧力（㎏f／αの載荷圧力（㎏f／α孟）ロ1千2ぐ3ム4×5蓬 ，・ G 7 駐 Io G。5 1。0 O。5 1。0載荷圧力（㎏f／㎝の載荷圧力（㎏f／㎡）01＋2ぐ3ム4×5篇6＋マ◇8ム9×1㊤ロ6＋マ◇8ム9×1の複合材（庫さ20㎜〉（㎜） 図一8発抱スチロールのひずみ一18一複合材（厚さ40㎜） | ||||
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| タイトル | FIELD BEHAVIOR OF Sad BEAM REINFORCED BY GEOSYNTHETICS | ||||
| 著者 | ＳＡＭＩ ＧＯＲＥＮ・太田秀樹・横田善弘・西本俊明・森影篤史 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 19〜22 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33401 |
| 内容 | 表示 第28翻土質工学破究発表会（神戸） 平成5年6月K−1410Field Behavior of the S蹴d Be＆m Rcinforced by Geosynthetics O Sαノη’（70REノ〉 1くα’ε砿翻ノαu’彦ルε〆5’‘y κ’4ε㍑0丹別 yio5h’hかoyOK−0期 καπαzαwαu1妙α5吻了105h’αん11V13冠zハ40TOMα8θ雌CO1醜耀αioπご0．ヨ甜μ31置∫ルfOR1樹GE漁8σ∼一αCO1彦5伽αio1εCO。Mαε4α一κ01‘SεπCO。，㍑4ABSTRACT．Thlsreportco難ccmsthclnformationont紅cfic蓋dtest一一15m，highand20m．long，gcogddreinforcedsand beam with aspan of圭O m，This field testwas donc toobservc重hc ficld behavlorofthe sand bea磁whlch had bcen modelcd in the laboratory。Gcosynthctics are usually uscd to prcvc撹蚕rom sliding anddisplacement．As cxpccted thcy act as a good matc直al to prevcnt丘om thc dcvclopmcllt of lo￠alization。HQwcver，flcld behavior of t紅c sand beam is not similar with重hc one熱由c laboratory護職order to analyzc the behavior offieldcxpcriment，abettcrullderstalldingforthestructuresandbehaviorsof鰍c貞alsarcnecded、1．INTRODUCTlON Afleldexperime煎wascarriedoutin徳edlstrictof3．3T7：MBERlAlGY曲idcIla，Kanazawa Clty，∫apal1．The shape of thc H−scction stecl profilcs were instalicd by backぬoc、cxperimcntwasslmilartothclaboτatorytest（σORENεご、鳳，1992）doncbeforethisficldexpcriment，toThey wcro pi豆cd up in崩ree rows，but thosc ln two rowsprcdictthcdcformatlonandthcbchavioro￡asandbeam relnforced by geosynthctics．By using￡rom thc bottom werc fixcd by bolts，Tぬe top row wascquippcd with wedges for hcight adjustmcnt．Thcwcdgcs arc not only歪br hcight adjustmcnt but a蓋so forgcosynthctlcs thc aim is to form a suitablc bcameasy pul1圭ng opcratio籍．Grease was appllcd to thc topwh1c翻canholdllotonlyltsownweightbutalsothesurfacc of the H−scction stcel in重he sccond row alldprcssurcs whicぬwould be loaded latcr，c、9弓的cks，both surfaces of those in thc third row．丁駐c top surfaceof t島c first row is equippcd wit簸plywood護n ordcr toeXC＆vators7etc，Thcpa践1cipaatsofthcflcldtcstwcrcKanazawasupPo貫ほ1c ba朕king fra狙e，a stcc亘ang【c is wdded toUIlivcrs1ty，a gcosynthctlc mallufacturer MAEDAcvery othcr R∼sect量on stccl in the￡h辻d row so that aKOHSEN CO．，a contractoI’compally MAGARAfoot board can bc圭職sta嚢【cd thcτc．CONS、CO、and some staffだro田FUIくUI UN夏V．SoilMechanics Lab．Thc cxperlmcnt took placc癒om July3、41NS7ン猛乙浸丁10ハ∼A box culvcrt was instaEled by using a back 簸oe、20，1992toAugust8，1992・Sand was Iaid before1nstaHation so that thc timberingtophcig熱tandthcわoxculvcrthel9熱tmaybecomc2．BEAM GEOM鼠TRyThe bcam was dcsigned as15mjn hei帥t wi由aidcntlcal．丁熱e s融nd was leveled and thc so鉱was10m、span as shown in働c Fig，L The gcosyn塩ctlcrcinfoτcemcnt wcre placcd at50cm．spacing bctwccnstrengthc獄securelyわyusingavibrationroUer．layersandevc巧・10cm、inhcig歴t，a50・cmwldt熱of3．5β刃ソ》7【』［ハ1σnonwovengcosyntheticswaslaidtoprotectthcedgcs．丁紅cgcogridswcre27m．inlongcach．35．11π5如”α∫’oπqプRθ’ψ70ε”昭πご茎n order to ac熱icve bctter control of t熱c tcstconditions，thc bcam was supported w1th H−prof難esteclsinthespan・丁賑cscstcelswcrcremovcdonebyonc in ordcr to cnlargc thc s澄an．Thls餌occss wascaHcd as thc3ごεp of thc cxpcrimcl1LThebeamhad45straillgagcs，15forcachgcogddGeogridwasusedasrelnforcementa籍dnon−wovenfabricstQstrengthcntheedgeofthcbcam．Gcogridwasinstallcdwit難apit￠hof50cm・andnonwovc臓fabric with a pitc熱 of10 cm．Gcogrld should bcovcr且apPcd by olle mesh and combincd by strandedw三rc．Lcad wirc was inscrtcd to thc bias gauge for thcand3dummy gagcs、One face of thc bc∈激m was deckcdw1th240瓢arkcrs in ordcr to obscrve the displaccmentpτotection of the tubc and amhc wircs．oft熱c bearΩ、3．5、2G故伽83。CONSTRUCTXON PROCEDUREvibrating rollcrs evcry10cm．il1鼓eighしThc笛致e beam was crccted by compacting the sand withcom碧action on出c banking side was done by platecomp哉ctoL T巖ic㎞ess of由c first layer to talくe out was3．1P1認Pン棚r10ハ1Aunitわouscwasわuikforstoringmcasuremcllt10cm．on宅hc banklng sidc．Gcogrid was cvenly㎞struments．As thcrc was no powcr souτce at tllccxperimentsltc，㈱oelcctricgcneratoτs“・ercinsta蕪cd．［aye1ed so that it may noξdcflcct、 Thc protcctivc sand3．2LEVEL1押（｝OF EXPERIME八7T L4ROAn area of about 30m，×50m、was蓋cveled forensuringaspace歓expc曲entmateriaistorage、三eadcd in advance．of about10m買1，in thickncss was taken out角roπ1thcdefomation gaugc and t録c cable protcction tuわe was一19一 4、MATERIALS USED IN THETESTtakc heavy e傑弩ip狙cnガs黛om onc sidc o∫the beam toanothcr．4．1SO工1、 The soll uscd勧thls cxpcrimcnt is O／n1灘sand whlchis vcry common沁t勤is alca．Some of its pτopeτt三cs arc4．7鷹R3 After finishing thc construction markcls wcrc placcdat cvery25cm，Thesc markers wc∫c used to measurcas罫ollowslOVIS万1URイεムα1．，1991ナthc displaccmcnt o￡thc bcam by photograp撮c rccords．Uη’∫馳’8h’yβ1．50師アαn3レわ14R‘∼が0 θ＝0，900肋陀1・COπ’θ1π w＝1，5．9％Totally thcrc wcrc478markcrs、Photoglaphs of cvcrystep wcre taken after20min．aftcr displaccmcnt by鰍ospeclal cameras．Latc貫hcsc pairs wcre conncctcd by aspecialequlpmcntsothatltlspossiblctosccin3−4．2GEOGR正DThisgcosynthetlcnamcd 『置gco9煮d茸 isthcdlmensions．By thc help of a computcr conncctcd tothis equipmcnt，displaccments加局∼z dircctlons wcrecoUcct量vc form foτ net−shaped sy嶽thc重ic fabrics、Thcloaded to a disc with a sensitivity of l mm．Thcsc wcrcbasic princi戸lc of rclnforcement with gcogrid is tねct雑cdatauscdtocompaτcrcalandcalculatcdvalucs．mobilisation of a h量gh tcnsilc forcc at Iow strain withinthcsoiistructure・Thisisachievedbyanintcrlocklng4．8ST馴ノV Gオこノ（｝ESbo無d between sand and grid，Gcogrids arc polycster， Strain gauges wcre uscd to mcasurc thc strain of thcnylon，polyctiicn grids of which longitudlnal strandsarc rcinforced by Aramid Fibeτs，for thls reason，thegeogrid，Thcy wcre f量xed to gcogrids and placcd wl出gcogrldslnsldcthcsoiLstrength and tho strain are different fbr lcngthwisc andclosswise‘M．4班）凶一κ0κSEノ〉CO、ナas shown beiow．4．90T71ERSInthcfieldtcst，thebcamisdeslgnedtobeforcedln Except塩csc main matcrials some other cquipmcntand vchlclcs wcre necded．Such as，cxcavators，lcngthwiscdircctionlbuUdozcrs，vlbrat量ng rollers，ctc．（Scc Taヒ）蚕c1）Tε，ε5∫1ε5か8πg薩 Z，ε，栂fノ琳7’5ε凱60窮1η ㎜1、B l σos5彬’5ε需1．0励ηU々’〃2躍8Sご耀1π ムε’ε8ご加ノ∫5ε 瓢5．0％ CONS． C7055脚15β 需8．0％PR8烈朗710A7 USED MATERIALS猷11露み0μ5808π87σ’0∼4。3八70ハ1一扉／0レ鱈A∼（｝EosyNTHET7CS Intわebcamcvcτy10cm。lnbclght，non−wovcngcosynthetlcsareuscdtoprotcct康cedgcsoftぬebcam．Tねcscs熱cctsarcusuallyusedfordrainagebutinthlsQUANTITY 13α 25e‘1EルfP ｝VORκ3α雇 α75，π3β1㍑D（7Eβ躍3五θα￥α‘11／8π‘900埋90，μ15〃θ 8ρ‘y11Mβ蔦R〃》（7正1−Sβα’o’王S‘εθ∼で40α溺写21♪ 120ρCF．Pα∼芸e’ 31po∫ 60μ写cα7πδβ7casc thcy have thcse bcncfits；ゆ謬81θr75κ75写1のi）【nordeτtoincrcasc甑ecocfflclcnto∫￡rlction5〃：マ2f「ρc∼．β01ずααηψ20〃1￥16Pσ7eα％ 29e貯 60，π3βα7縦〃8！臨π 5033η置3 By thc help of these non−wovcn gcosynthctlcs thcσε08ヂ擢 297“翠2shapeoft始cbeamwasprotectcdevenaftcrbig揮0〃一WOVβπ斥め’ゴC 264，π2五πゴ弄㍑frイ肥 8pcyFσ0‘わ0‘7r4 45p“騒θ硲τぴ〃τ8η歪α承 480ρ“ 45yαybetwccn soil and shects。ll）Thesc sheets姦ave low strain undcr compressio駄β躍κ醒σdisplacemcnts．ハ4ゑ擁3UR醒σ4．4STEE1、PROFILESβ如写8‘∼μ8β ‘κ、κ1一πク Stec塁prof”es wcre p至accd to su萎》port thc beam血t註c1）；‘’πη犀γ8αr’8ビ葎1、κ1イヱフspan。（scc，Fig．玉）It wasnot surc to rcac燕10m．almcdspan，forthlsrcasonsteelprofileswcretakcnoncbyo臓cfromundc曲cbcamand由lsprocessisacceptcdo∫5．2m．013磁滋1〉71正亙c4．5昭00ρEA7閣VE1、S 48pc∫α∼〃躍〆0ロηぜf7ψ0ゴ 1y8‘酵8砺μ∼’π811醜η〃ヂ謬β1∼‘写 1剛 1∼α0‘πα1088θ〆 ‘UC／1A卜7α・ρas onc stcp，This process！astcd at step g with tわc span ，3∼β‘∫Prof8c百0ηrrφσ‘PブーCρ一1の3α7’置’1β7 ‘α∼B−7α’1一ヲ0♪ 1写α∫陀θ1レ賄∼θ 1gα5．BR￡圃皿）0レ配ハ／T㍑E」BEン翅 Thin wooden pancls were placcd bctwccn soil beamandsteclprofilesinoldertodccrcasc諭efτictionw輔estecl profilcs wcrc taken off， During thc constructlon，somc woodcn pancls wcrcPlaccdatthebothsidesofthebca撮tokcepthcsha診eduri飛g comprcssion process、 The soH beam was prcpared ln thrcc days．Afterfinis頼ng癒c construction，量t was lcfほbr onc wcck tobe stabilizcd．During that pcriod tbere was aねcavyrainfalLByusingnylo羅sheetsξhcsurfaccofthecmbankment was診τotcctcd to become wct，but the wallsu1face bccamc wcむAftcr two days￡rom thc rainy d哉ythc breakdown was started．4．6COハ7CRET鴬BLOCKS First process was to P毛1U ou撤hc t勧わcrlng matcrials． At出c both sides o歪thc span conclcte blocks wef￠Thcy werc pulled o建t by using a back hoe，Camわcr wasplacedasaligidandだlxedsubjects，玉nsidcoftわescrectangulaτprlsms were uscd as small tunΩcls to碧ass orrc皿oved and st￠cl profiles wcrc pulled out withoutinterfe∫lng wit翻the geogrid above it．Re瑚oving of thc一20一 *:;* is' i}-?" S"JtFIG.1. Sand BeamE t ! i I I i I rrTrTr T lllillll1I! I $ :H-ttlttlliI i 'if!fI' il!:iliil* , i I lrtl!iiittllli:il ;llliiLl'' ' ' t !i]ttilt:1 t iit i t I ,__*::"t lilllll'lltI ' I ' t t T $:i tlil ! ittl ltltI i Ii I I t r i tir" T*:'j': : I i:tr *1:t i l'iiiil:Iill iiiitl: :__L / iL;::tl!1T$1/1 / ; I' ':]iitl!T;I_ _- t;1 :);V/T I :Vl /-.I/.,}]! !1:ll:tl/ ' : ,/_; '!t t L I T I I ULL P I [ LLLJLLLULLJJJLIJJJJJJv : L vD i S P : ,u' CS"-; fi. S i-';)T')'; :'T: "I T"f:i :1 "' "; : r:':i:! ' : : : :__'_'___ 11 Ill iiL it I t.$ ! 1t 1: ; ! : { t b' L IL !III:lT1 1' J :T I T : ':'$' " ' Il'::' 'I r$' '' L--I'' Il*$'--+'J$ /a'l'$ t]'1'-'I' '1"*4" *Ii "tI- L* t t r tlfI L I I i Il t 7'1 f---''T*r*' '1I'iIJ-1_''$-*-*'$*"'t1''' '''' t' i i : I I.I-*.,:T'{EL:L'!j':fl.'1*:/;I i*i.ti 1JU!""E*{' !ILi*'i}1]!$iill'LL'hs"¥^*,iy:'j;t i'r{_/::.;:::T''' 1''*,,s'I ,:I'111".'i:,',I"'f''' :;_"''*'**'_1!;'¥i'i>''(L_/1*-*-I:t;;iiIIIi illIt!Il!ffi t '' LI !f'T* i ' '/ ' /; "= '/' '^ ': *: 'If ': 'I I! ;f !1' ' l:LI" ll-JJf P :'IL* I'''"'/'1I LJ' 4IfiI I_LJf i 'I ;1 1 : "' f' t -i:i I i ' ' I' = 1 I ' ' ': h' ¥:('f !!･$¥¥lr,'r '.t ; ' }_':1't':'--* ' -- i_*1t $ :'Z!'i I' /-'' "'7:/'i j Lt: i;),;Ilt ilI ! f:' 'r*¥hl:-- -- ' " "' ss ' si' ' lI F('_ ;itI r*f I i i i hA!12____. /;l'STP_P-9r i '*tv_ PI il'o' ;A C S ;"- DisPlacementFIG 7;'COn filguratiOrz Of the,, ¥/' ¥ f'! f=: /,,( **1**// !)p =' i,,,rV /// / ' /"// / "' -'/// / / / // /' IAfr¥:; E'v'!'l '/ '// l}n_,R :: )C " i¥ "'/¥_ ¥¥ /1===-.-.--r/'. /..,¥ i, (f"/' / *,*¥*¥('== ¥¥= " / ;'= "/1'r¥! '..=,.,_."/ f/._.;,'¥_..F..¥¥*¥-J･ ¥¥,,'/':=('* '^t,*.j 1;'h.==i' f L'.'/ 4' -' /; ! ! f f / '--):_:= "' "1 ""'. '¥ ':¥j_;:i¥j¥¥¥"''¥<=,i /iV >¥'//: 1_/'// /// ¥¥//;"''ifVl!caN'i'O Pr'OACs'-xP G STE P -9FIG'3, Contour ofShear Strain-21 camber was dlfficult，for that reason steel prof11es werethcgco9亘d tomoff，thebchaviorlsnotelastlcanymore，For this reason the clastic b￠am theory is not1漁ed up wlth aねydraullcjack and then taken ouしsuitable for t熟e analyses o∫such klnd of sand bcam．6．ME4SURεMENT OF∂EFORル乙4T10ハ「Steel profiles were takeロoff one by one．As the steeIprof難cs weτe taken off，t駐e span cnlarged。Thedeformationofτeinforceme継anddlsplacementofthebeamateac血stagewercmeasured・Measure烈entswe∫cdoncafterthedlsplacemen亡sbcco照establllzed・Thetlmeperiod￡ortねlss亡abliizat沁nwas20mhafte∫asteel profile was taken off．Measurements were donebQthwl伽gaugcsbyusingadataloggcr，an曲o煎益ePねotograpbstakendurl鷺gthecxperiment・2 3 STEP4 5 6黛’＼漫． 誉 99飛モ震一 緊z モ魯一〇．5ロ飛顛 ゴ飛芝7．0βSE1∼阻丁10NSTわcsteelprofilcswcretakcnoff血anロmbeτordcr・W賢en the fhst pfofile was takc無（｝｛翌，t簸cfe was almostηoc駐angc短thesわapeoftぬebeam・Llthiscasctbcspanwasα80m」ong、As孤alld1splacementoccuπcdaftcr塩e second pro∫Ile when the span was L7m．At留Q島……i一1．5minutesafterthebeamwasenlargcd．Afteτthephoto，spanwase簸largcdaga魏to2・414珊・byusinga穏ntil S卿6．When nし三mbcr7th・pro乏温c was taken off，thcedgco負hestcelP影ofilccutthcgeo9藍dabovclt，becauscoftわelargepressu1c段ndlargedisplacemcnしBecause oft島is gco91id，thc bottom layer of the bcama1SOcOllapSed．BUtthcremain三ngtwOgeOghdSwercablcto駐01dt駐c織naining餅01ayersoft島cわcam．After5ごεp6tbe bottom layer touchcd the suppoτtingstcelprofilcs，bu曲ercmain1ngPartoft駐cbeamwasS雌wOrklngwcll，fOrtぬiSτeaSontbecXper癩cntwaScon亡inucdし三ntil t1ユc co鷲apse of由e wbolc beam・F玉na鷲yat3吻gw油a52m，span，thesecondlayerofぬcgco9百dbτokcof￡Thcdisplac￠me傑sa曲ebeginnlngandattheendareshownin芦ig、2・8．CO八℃LUS10八「Tゑe follow1ng Table is t島e measured data of the￠ 口謡引least20mlnutcspasscdbetweenthcrcmovaloft血eflrstandsecondone、Photograp巖sweretakcn20bulldozeLTable2showst益cd1splaccmen亡saccordingtot巖espa鳶s．D1splacemcntoftぬebeamwasacceptable7 8 9T一｝T一Q o ⑰モ⑲R国 国唖属爾G1＿＿←蚕o P目ムG2、一．。、、「、．餌貸z Σ蔓○ロG3＿＿、，○、Σ QF1（｝．41）蕗μασ8躍ε鷹qfβεα〃zF∫9㍑rε3showsthecontouτofshea−stlaindeve1opi無9魚thesand bcam，Shealstraln occurs cspec1ally at boths1des，asspanwasenlarged面t駐iscascsteelprofllewaso鳶cof伽τeasons￡orthcgco9厳dtobc亡omoff，butitisnotasurpriscaftc紬lsflgurc．Botll sldes of thc spaほare su切ect to the b1ggcstdeforma亡ionofsbapebecauseoftねcbl99estpressロre・丁短s allows localizat量on of亡hesc poi継s、GeosynthcticswereexpectedtopcrformasupPoτt1ngmecわanismagainstdisplacement、Asexpcctcdthcyprcvc凱thedevelopmcnto￡blgbcalizatlon，員owevcrafteraCCrtalnllmittねcyaτenOtStrOngCnOug員anymOτe・W熊thehclpoftbiscollapse，ltisposslblctofindoutt取c strcss tha￡can bear．Whcn desigηing a struc瞳c，thisstressiimitwiliactasaguldcinchoicesabou曲etypcandamountofrc1nfoτceme煎matc煮alstouse，inordcr to have a safe and economic structure，spansanddlsplaccments撤hcficldtcst・ ㎜1，E2服EP1フ3456／89SPANDISP、（m）（m）080／702412943454004 525205209．ACK賊OWLODGEMENTProf、Arai食omFukuiUniversitylsgratef岨yacknowlcdgedforsupPo曲gandめelpingthls｛leldtcsし00000160031904380590077003801200＞12010，REFERENCES1．GOREN S．，ct．a1．，Dc野o陥ati（》n Gf Sa筥d BcamRcin蛋brced by Geotex出e／The27th。Japan Na亡ionalConfcrence on Soil Mechanics and Fou黛dat1on丁籔cfollowlnggraphs註ow・stわemcasuredandthccalculateddataofdisplaceme撚o￡t員ebeam・Thcmcasured data aτe thc ones recorded fromP島otogfaphs，andt熱ccalculateddataare出conesdraw旦accordingtothcelasticbeamtわeo∫y．ltlsclcarEnginccri鷺9，PP2543−25442．MSHIURA H。ラet，aL，Compression propertlcs ofUndlstロrbcd Sand（Omma Sandstone M）丁員e 24th．Japan National Conference on SMF￡，pp339−3423．MAEDA−KOHSEN CO。Product Catalogue forAdem G−type，1991／Fukul／Japan鉦omthisgraphthatthebehavlo−oftbesandbeamlsneartoelastlcmovcmcnttiHto3ごεP6，Aftcr5ごεP6，as一22一 | ||||
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| タイトル | 撹拌混合工法による大径補強体の開発 | ||||
| 著者 | 上周史・田村幸彦・館山勝・宮里実・福田厚生 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 23〜26 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33402 |
| 内容 | 表示 第28園土質工学研究発褒会H−2（神戸）平成5年6月11携拝混合工法による大径補強体の開発 （株〉テノックス 会員○、ヒ 周史 東急建設（株） 会員 珊村幸彦 （財）鉄道総合技術研究所会員 館由 勝 （株）テノックス会員 福田纏磁，宮里 実1 はじめに 止地の効率的利珊、高度利用を目的として、鉄筋補強土、工法により、既設盛土，のり面の急勾配化を図る工法を握案し、これまで研究を実施してきた。この工法は既に実用化が園られ、国鉄事業団によって束海道線塚本駅付近で適用され、6000m2にもおよぶ土地を新たに確保できたD。しかしここで用いた補強体はNATli工法で用いられるロックボルトの技術をベースにしているため、補強体径は小径（10cm以下）であり、このため補強体と土の周顧摩擦力によって得られる定着（アンカー）力は小さく、十分な補強効果を確保するためには高密度に打設する必要があった。また補強体の中に挿入する引張芯材は、鋼材を用いているため、斜顕での作業性や永久構造物としての信頼性に問題があった。 オ＿ガ 【芯材挿入】 そこで上記問題点，の解滴のため、FRP芯材と撹拝混合工法によ・る 定藩コ＿ン畿纂鰭、錨縮、欝筆臨難では・二 舗蕪量【餐正転 【掘進撹捧】出12、施工方法の概略 ← 図1には補強体の構築手顯を示す。施工は以下の4工程で行われる。♂【拡①携絆混合機の注入管にFRPロッドを挿人する。 【撹挫終了】閥 ，皿 一②セメントミルクを吐出しながら正転で鏡搾する。㎜一 皿逆転③所定の長さに到達したら先端部分を練り返しする。心【盤 【逆転引抜】⇒④セメントミルクを吐出し、逆転しながら注入ロッドを引き抜く。馬 ここでFRPロッド先端の定着コーンは、たえず釆改良地盤に突きセメントミルク ソイルセメント罫灘犠欝紺黎葱灘還湛垂尋繹碧に、芯材を別途挿入していたが、涯入管の形状を工，夫することにより、 図1 構築手順あらかじめ芯材を管の中に配置し、1工程で芯材挿入まで施工できる様に改艮した。③の工程で改良体先端で練り返しを行うのは、羽根切り回数が低下する先端部分だけを練返し・品質の向上を醒ったもので 表1 従来工法との比較ある。また④のセメントミルクの吐出は、注入管の引抜工 法きに伴う体積欠損分を補充するために行うものである。 これらの工夫により葬常に均質なソイルセメント体の引張補強体が構築できることになった。職 φ6c離銑 φ40∼50cm 擦抵抗力 癩醗：万廉擦力比1改良率比補強効巣1小小経→長尺→多数3、工法の特徴 本 工 法（撹搾混合補強体）単 体中央部に、セメントミルクでできたコア体があり、その更に中央部にFRI）芯材が醒置される3重構造の頑強な従来工法（締状補強材1了∼850∼60大大後→短尺4少数補強体の 表三には大径補強体と従来の鉄筋補強（材）との効果比較表を示す。この地、施工上からも、勢 ， ■葦 0 0 ● O 冒 O O O o O O O o配置概念 1． O O O o艶veloP組entofaLaエgeDia醗eterRein至o！cedAnchorわyCe飢ent一僚exi員麟etho6：C K翻（TenoxCo・、），Y、Ta雛ur＆（Tokyu Construction Co ，）．M．Tateyama（Railway Technica圭 嚢esea芝ch Ins ti tu te），K、罫鷲kuda，縫．Miyazato（TenoxCo．，）一23一 ①地盤の土を排出せずセメントミルクと地盤土を機械的な揮搾により混合を行うため発生土の心灘がない。②噴射圧を必要とせず地盤削孔もしないので施■，に伴う変状は少ない。③施工機械がコンパクトで狭い場所で施工できる。④オーガーの回転により施工、する工、法であるため、低騒音、抵振動の低公害工法である。 などの多くの特徴が得られる。4。F’RP芯材の開発 芯材として使用したビニロン製FRPロッドは、浮上、式鉄道の鉄筋代替えとして開発された単線のものを、エポキシ樹脂により7本集束して作製した7）。 素材である繊維（高強力ビニロン）は耐アルカリ、耐酸、耐発錆に優れ、軽量で罵強力であり、弓i張芯材としての十分な物牲を；薄している。繊維結合材としてはエポキシ樹脂を馬い、単線は高強力ヒ』ニロン繊維を集束し、繊維含有率が60％以上「となる様にエポキシ樹脂を禽浸しながら引抜き成形法により作製した。単線の表痴は、樹脂を硬化させる際に岡一繊維を綾状に巻き封け、熱処理をすることにより異形化を誹った。それらの単線をエポキシ樹脂で平行に接着；集束し、芯材とな る7本束の集東ロッドをイ乍製した。写真1には使用したFRPロッドを示す。写真ユ 使用するFRPロッド5。既設盛出、急勾配化工法としての適屠 このアンカーの施工実験を実施し、施工、性能辱）、材料品質5）等を確認した後、新駅を設置する工事に、当工法を用いて既設盛土のり蒲の急勾醍化工，郭を実施した。図2には施工の摸式図を示す．当現場では、嫉ま，のり癒の片側を補強盛土で線籍増設し、もう一・方ののり面をカットし、駅筋広場、駐輪場を造成した。この工，箏は、補強土工怯を効率的に馬いた代表例と謬える。 図3は従来工法で実施した場合の設票断面図を示す。この現場ではまずシー1・パイルとアースァンカーにより仮土，留めを行い、基礎杭の打設、擁壁の構築を行う。その後、盛土を埋め戻し仮土留めの撤去を行う予定であった。 ノ、…＿○、斎 、＼ ’表藤処理 鰍紗＼ ≡蕪（ シー1パイル￠9畔！〆 アースアンカー基礎抗 抑止杭 図3 従来工法の設計断面 図2 施工模式図（新駅工事〉 それに対し本工、法ではまず鉛直方向に撹鉾混合杭を打設する。これは掘削面の仮防護と掘削に伴う基底破壊を防此するためのものである。その後、盛土、の切り取りに合わせ、1段づつ水平方向にラデソシュアンカーを構築し・所定の深さまで掘削を進める。掘醒終了後、排水孔を設け、切り取り面にコンクリートを授設し壁面を構築することになる。本工法では従来工法に比ぺ工程が少なく、その分工費、工期が節約できる。また地盤を畿さないため工事に伴う変形も少なく、非常に安全に施工できる。一24一 写真2施工前の盛土（新駅工事）1 写翼3施工状況 写真4掘削終了 写真2には施工箭の状況を、写真3には施工状況を、写真4には掘牌終了状況を示す。 この他、盛土のり画を掘酎し、公園の侵入路を設置する工事に本工法が実施された。図4には施工の模式図を示す。ここでは本工法が、低騒音、低振動の低公害工法であるという理由と、既設盛土内に旧の仮土留めが存裡し、補強を行える領域に制約があり、短い補強長で盛土を補強する必要があることから選択された。写真5には工事の完成写真を示す。当現場では重要線区であるにもかかわらず列車徐行を伴うこと無く、無纂施工を完了することができた。 軌遭・磁／ζ響雛羅襲コンクリ『騰・ヒ、 轍ノ写真5 施工完成（道路取付工事）図4 施工模式園6「アースアンカー代替え工法としての適胴 アースアンカーの代替え工法として適用し ／嫁命／て 1現聰面剛〆た事例5）模式図を図5に示す。この工謬におγイ召シ毛てンカーいて当初仮土留めの支保工としてアースアンや台座等が大がかりになり、狭隆な現場においては十分作業スペースが確保できないこと、等の問題から本工法が採罵された。本工法と 一1穴掘削堀盤面﹃、ることになること、②工法の特牲上，、腹起し撒’1ジ薫盤瞬貨繍カー二￡法を考えていたが、アースアンカーでは、①補強長が長く、隣接する畏地に打設す 〆 隣地境界線’緊難 ∠助略アン炉z最終地盤面アースアノカー工，法を比鮫すると、アースァ ノ！ 親碗ε路製噂線）ンカー工法ではアンカー体を良質な支持届に i』P 、定蓋させる必要があるが、本工法では補強径が大径であり地盤が軟弱であっても十分なア図5 施工模式図（土留め工事）ンカーカが得られるため、良質な支持霜に定一25一 藩する必要がない。このため、アースアンカー工法では、支持層が深くなるほど補強長が長くなり不経済となるのに対し、大径袖強体は軟弱地盤においても十分なアンカーカが得られるため、補強長も短くて済む。 写真6、7には施工状況を示す。現場は幅6m程度で爾脇を線路に囲まれた雰常に狭険な場所である。諸現場では列車走行や施工の安全性を確認するために、施工中のレールレベル・土留杭の鉛薩、水平変位・士留め付近の鉛直変位について計測を行ったが、施工中、施工後ともi㈱以下の小さな変形であり、列車走行に支障することは全くなかった。麟藤＿＿蝋．識＿選欝還． 写翼6 施工状況（土留め工箏）写真7 施工状況（土留め工事〉7。あとがき 本工法は上記に留まらず、いろいろな適用方法が考えられる。図6は本工法を盛土補強として適用した場含の概念図である。本工、法に隈らず補強ま，工法は耐震姓に優れ、盛土の破壊耐力を著しく改善することから、盛土の耐震・降雨補強に適用することは理にかなった選択であり、特に本工法の場合は効率良く補強できることになる。今後はこの様な多彩な 『’⑭” v ⑩ ’『⑲ F⑭ ＝⑭ ㊥ μ ＿一璽1 ぜ ⑳ て⑭ U り ⑭ γ⑭一’轡蝿．④ 喰げ ｝ ，＿＿一副強 “ ｝要求に対応できる様に、更に研究を進める予定である。図6 盛土補強の概念図〈文 漱＞1）館由、村田、杉山、澤井（1991）：鉄筋補強法による鉄道盛士のり面急勾醍化工「禦、土と基礎2）鉄道建造物設計標準（土．構造物〉 ・同解説（1992）、 P321∼32婆、丸善株式会社3〉館山、薦村、上、龍岡（雄92）：捧状補強材の醗置に開する模型実験、土木学会第47囲薙次学術講演会4）上、館由、田村、福田（1992）：撹搾混合補強体の施工実験、土木学会第47翻葎次学術講演会5）田村、館由、上、吉田（1992）1撹神混合補強体の引抜き試験、i．木学会第47圓年次学術講演会6）谷口、館由、斉藤、鳥井原、、ヒ（1992）：撹搾混合補強土の仮土留めへの適用、土木学会第47回隼次学術講演会7）岡崎、江部、館山、［建村、上（1992）1棒状補強材におけるビニロン製FRi）芯材の適用、土木学会第47圏舘次学術講演会一26一 | ||||
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| タイトル | 低空間での既成杭中堀り工法の開発 | ||||
| 著者 | 須見光二・中島重之・大岩忠男・森中宏和 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 27〜28 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33403 |
| 内容 | 表示 第28画土質工学研究発表会K−7（神戸〉 平成5年6月12低空間での既製杭中掘り工法の開発（株）松 村 組正会員 中島重之（株）松 村 組正会員 大岩忠男 同 上正会員 森中宏和（株）ジオトツプ正会員○須晃光二三．はじめに 近年、都市構造においては高層化や大型化が進み、一方では大深度地下利用や重層利用が求められ、建設工事は複雑な条件下での高度な施工技術を必要としている。基礎工法においても、大【］径杭や長尺杭の開発利用が進められ、一方、商速道踏高架橋下、架空線下といった低空間、狭小場所、さらにはアンダーピニングや近接施工などの制約下における信頼性の高い合理的な基礎杭施工法の二一ズが高まっている。 従来、上部空間に制限を受ける既製杭工箏は、小型施工機を用いた：削孔・建込みが2工程方式の施工が一般的であったが、施工性および信頼性に問題があった。また、無理に大型施工機を駕いても、効率の悪い短尺の継杭となるため、継手数の増加が最大の難点であった。このため、図一1に示した新しい駆動力伝達機構を有する軽量・小型の施工機械（以下、スペースマシンと呼ぶ。）を開発し、特殊撚削ヘッドおよびスイベルの組み合わせにより、これらの問題点を改善した油圧式全回転中掘り工法fSPACE2圭（スペース）工法」を闘発した。以下に、本工法の概要と各種利用分野について報告Lする。 本工法は、杭体を回転させることによって周獲抵抗を低減し、非常に小さな瓶入力で杭の貫入施工が可能となることを利周したものである。施工においては、杭本体をスペースマシンでチヤッキングし、杭内部のシャフトより送水される掘削水をヘッド先端から畦出させながら、回転圧入を繰り返し杭を貫入させる。杭先端は低圧噴射撹挿方式で根間めを行う。掘翔泥水は、原則として正循理芳式で杭頭部の排水管より排出する（図一2参照）。 マシン仕様 施工方法は、各種条件に応じ、以下対 応 抗 径 φ500陥∼812BmmG田6m冊） rよ、 乱㌧の2システムがある。影レ㌃猟・、 べ、、・悸μ」・婁1・、灘一乙 ①Aエ法（脱蓑式へ・ソド） も黛マ＿ かr r櫨 施工購には、杭先端部に設置したクラッチに掘削刃を結合して、正回転く 監 ヒ 、 Y謄 嘗により杭の回転力を掘削ヘッドに伝達引 抜 き 力慧3皇圧 入 力7献釘降ストローク 500mm玉Gτpm隣転数く縄連）回転数（抵速） 5τpm飯要時瑚しヒ昇）研要時簡（下降）15seclOsec愛菱常 用 厳 カ 隔レ’ ＼ボンプユエ7ト煎ゑ 3．6t（50け鍾1催 御 方 式 無糠操窪q4ch｝所要電力（回転）所要電力（昇驚）250㎏／㎝730kW×2台（30kWx3台）三5kWXl台（30kW×1台）本 体 循 飛 96ヒ（130匙） コ ｝シャフト・掘削ヘッドを回収する。無線撞僅範灘：50m以内 1）内sPR級oooマシンrj法衰門1一蔭エ O A工法・B工法は、鉛直載荷試験を実施し、差のないことを確認している。 CC『… 単位（1㈱SPR−800SPR−100024002，8001016 812822002，000180020251，200王375 600 650 28（｝ 232ABcDEFGHIJし 観ト・掘肖li！＼ッドは圓珂曳しない。 伺 岬N芯ロとにより掘削刃と杭の結合を解除し、頭部からの送水および排水に対応する Q特殊スイベル装置を利薦する。シャフ ソ ， ’ 、 、＼ ’ 、酒Lする。また、杭貫入後は逆回転するこ ②B工法（固定ヘッド） 杭先端部に掘削ヘッドを園定し、杭 サ ノ’園張リレク1砺浬｝ 58いm （85いm｝鱈籟ト几ク1低速｝ ユ葦．6いm（175レm｝ 295 500 125 468 ・100 275 図一1 スベースマシン Development of a p蓋1呈睦9 組ethod w玉t血 inner excavatioIl for precast p三里es uPder li田三ted upPerspace：SぬlgeyukiNaka伽a，TadaoOhiwa，註irokazuMorinaka（岡atsu田uraGu面Co．，Ltd．），and哲ltsujiSu国1（G包OTOPCo．，むtd，）一27一 ，スペースマシンと杭のセノト＼毒訪セノト ノ囲削水回転圧入ヤノトコ・シャフ1ヤパ・纂／クラノチに柔り連結泥水下犠の4．先端ミルク注入，オーガー引抜き3，ヤントコ使”醸転圧入2．睡転脹入＼＿セメン1連結’ζ一（ ミルク引撚1 水榊へ 軸ヘ摩 ントスペースマシン18抗サンドポンプ漏肖耀ヘンF禦賂鑑男郷杭・ヘンド掘削水ー健阿転①あらかじめシャフ1を管内に設②シャフ1より送水し，ヘノド先置しておいた翫をクレーンで景 り込み，騨llヘンドをセ汁し，鵡より襯肖li／1（を翻上出させる。1司 スペースマシンのチャキンゲ書5 ，よびジャンキで所定の櫨芯にセ バする。時にスペースマシンの繍転装置1こより垂九を廼｝転iし，地魅を節1肖il しながら，周面摩擦力を1氏減し っつ坑を圧入していくゆ④ヒノン擦ル塊正腰甜て1だ③ヤノ1纂とシャフ1を畠1ムんで，人後，ヤバ・コを逆回転させて ヘノドの拡大刃を離じ，ヘノドまずシヤフトを連結後，、・ン1一 コを上杭にセノトする。杭を圧 入し，続いてヤγトコを曝転させ圧入し、抜を所定σ）位置まで ・シ、フ1を弓IIげながら臼蕾内に静イノ1・ミ’砂を1勧す施工する。 る｛A』葦∼去｝。 図一2 施工手順図衷一1 利用分野1．道跳、鉄道等の高架橋下での施工 杭 種：鋼管杭およびコンクリート杭2．架空線下での施工 杭 径：500關∼玉000糧m（1G16鋤m）3，ま世下掘肖rl底”での毒無工 打設長150m以下を標準とする。4．工場や倉庫等の建屋内での施工 適周地盤：礫径50mm以上、礫の含有率30％以上、5．狭小な場所での施工 および、N値50以上の中間層が5m以上 介控する場合は慎重な検討を要する。／作緬陵紬／ 利胴分野：裏一1に示す。スベ 一スマシン窩速選路高葉概4。最近の実施例 ここでは、河川改修工事におげる、本工法の適罵 o o LO めきWL上部空閥に制限を受けた場所で、締切内に軽量架台を設置し、 L型護岸…塾…礎杭（鋼管抗φ800m覇、 L＝2〔｝∼2玉．5国、58本）を施工したものである。 図一3に標準断面図、写真一1に施工状況を示す。一 ㎜ 一 一 ∫ 『軽蘇臼1Y現事例を紹介する。本事例は、高速道跳筒架橋により SPR一臼D臼冗i況河探 ．■r鞭k鋼管杭φ800陥 ［1序il l，L＝20∼21．5m−響」｝ 曹 幽 暫 需型驚．．1l 膨ケーソン基礎 高架橋床版下部では6本継、橋脚梁下部では9本継の施工であり、上空鰯限下での施工能率を考慮しB工法を採用した。施工能率は、平均して1本／霞となl il l 図一3 標準断面図り工、程圏での陶上が確認できた。杭打設2ケ月後、支持力確認、のため、動的載荷試験を実施1ノ、良好な 偲貰 ＿一7r載P』結果が得られている。5．おわりに 本工法は、低空間や狭小場所での既製杭の施工法として、種々の条件下で施工実績をあげ良好な成果を得てきている。本報告が、低空間や狭小場所あるいは近接施工などの条件下での既製杭施工法としてi鞭締講難羅騨．、鷲講藩舞参考となれば幸いである。 参考文獄玉） 中島・大岩・森中・須見：土木学会第47回年次 学術講演会第6部pp，392∼393，玉992。写真一1 施工状況一28一 | ||||
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| タイトル | 土砂地山のトンネルにおける脚部補強効果 | ||||
| 著者 | 赤本弘文・三宅達夫・和田眞郷 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 29〜30 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33404 |
| 内容 | 表示 第28回土質工学研究発袈会H−5（神戸） 平成5年6月13土砂地山のトンネルにおける脚部補強効果東洋建設（株）鳴羅研究所 正会員 ○ 赤本弘文 〃 正会員 薦宅達夫 〃 正会員 和田鞄郷1 まえがき NATMが山岳トンネル工法の標準工法として位置づけられてから約玉0無になろうとしている。最近では螂市部のトンネルのような軟弱な土砂地山の工察にまでNATMはその適用範囲を広げてきている。また第二東名高速道路整備謝爾では従来には晃られなかったような大断面のトンネルが誹繭されている。軟弱な士砂地山の工箏では支持力や地盤剛性が不足し、トンネル支保の脚部の変位が大きくなりアーチ部周辺地山のゆるみ領域が拡大する恐れがある。また大断徳のトンネル工事においてはこのような傾向がトンネルの安定上極めて重大な問題となる。そのため、現在いろいろな補助工法が朋発され、実際の現場において適用されている。 我々はトンネル脚部周辺に直径100∼30伽皿程度の小q径杭を打設し脚部を補強する補助工、法の補強効果の研究を行っている。本報告は遠心力載荷装置を用いて行った補強効果確認のための予備実験の報雀である。2、実験方法 実験に1使用した試料容暑鼻は輻600冊m×奥行150mm×深さ400m殿で前後 ．・．、・ 装 撒㈱・・翻離一・小口径杭の模型を設置した。 トンネル模型は肉厚2、5mm×内径160m緯のステンレスのパイプを半倒にしたものと厚み0．擁mのアルミ箔を半径82、5舩の半円にした物を用いた。小Q径杭は径3mmの真鍮棒を長さ60m 鰯．1 ．淵 鋤 麟 識 紅灘鐵誰舞 磁 冊に切って作成し、トンネル模型との接続を容易にするため溝を切っ傭 偽 写真一1 トンネル模型たレールに取り付けた。 実験は遠心撫速度を段階的に上げていく方法で行い、それぞれ 表一1 実験ケースー覧の段階で撮影した写真より地盤の動きを観察した。写真一1は実灘響験中に撮影した写翼の一例である。実験ケースの一一覧を表一1に 実験ケース示す。ケースー1，2とケースー2 2はケースー1、1とケー1 工 ステンレス！．529なしなしスー2、1の実験の後で地盤表瀬に後2瀟mの鉛の粒を・敷き詰め、1．2ステンレス1，529なしあり再度遠心頒速度を付加した実験である。この鉛の粒の周厚は35蘭2． 玉ステンレス1，567ありなしで、これは乾燥密度1．89／cm3の砂で約247m騰の層厚に相当する。2 2ステンレス豆．567ありありアルミ1，604なしなしアルミ1，592ありなし3．実験結果 図一1，図一2にケースー3とケースー4の軌跡図を示す。ケ34トンネルの材質補強杭鉛粒ースー3では遠心加速度39Gで、ケースー4では遠心加速度98Gでトンネルが破壊した。どちらのケースも破壊に至るまでの地盤の変位はほとんどなく一瞬にして破壊に至っている。ただし、写真を観察するとヶ一スー3においてトンネルの左側のサイドウォールがすこしずつ内側に変形しているのが確認できた。また、トンネルの破壊による影響範囲はトンネルの直上だけでほとんど地に影響を及ぼしていない。TheeffectofsmaUdiameterpilesu貌dert卜esidewaま互Gftunnelinso員grG“Rdl巨mfumiAkamoto，醒it卜io國iyake，融sato冒ada（ToyoConstl臼uctionCo．，LTD）一29一 図一3にケースー1、1とケースー2．1の，また図一4にケースー1、2とケースー2．2のトンネルの脚部の水平方向変位と鉛直方向変位を各遠心痴速度ごとに表している。その場合に遠心加速度10Gの時の位置を初期値にしている。それぞれの変位の方向は、鉛「臨、庶艦戸に1ロよ．照寝．避茸薩変位は下向きを正に取り、水平変位は写真に向かって左から膚へ蕉の方向を取っている。ばらつきはあるもののいずれのケースも水平方向の変位量は撫速度の増加に伴って変化していない。また、鉛薩変位は触速度の増加に伴いどのケースも岡じように増加している。図一1 軌跡図（ケースー3）4 まとめ 以上の結果より、トンネルの強度が大きい場合には杭による補強効果は見られなかった。トンネル自体の強度が小さい場合には、トンネルの変形を抑止する効果があると思われ、「㎞☆電さ’豆1 嫉、卜地山のゆるみを抑えることができると思われ；191・N賢，圭塀還瞬llる。 3 2一マら”・ρ・一水圭一 ．8 一．19甲唖＝＝1；．，臼，甲」、 ・”一’ひ丞。甲’卜◎．，．P『．鰹、（鴨一1杭無し，左α・相：杭有り，左一：杭無し，右o 一31020 303図一2 軌跡図（ケースー4）。：杭有り，脊水140 50 60 70 80 90 100遠心加速度 （G）濫・｝．・rら・；1，一勝甲．＿3F臼‘1跨o”・・1・1酵β『3＝3’『’’”2（m討滞1：1＝”■「印鉛1難・〈，且ボ）1ひ ◎，：：1膠“1宕／ 遜「ゼ測碗糠読：1〆 一2 −310一：杭無し，左 O Q：杭有り，左3＿＝杭無し，右 。 。：杭有り，右21020 30図一3一20 30 40 50 60 70 8090100遡縄轟評難（ケー㍗LLケース2・’）（mボ）1“ 一 −3一：杭無し，右 ・ o＝杭有り，右 還’〔ン、力藤鍍 （G〉一●『一’ −2一》＝杭無し，左 O O＝杭有り，左 一、珍 臼量”門’一7卜’『襯㌧， σ・畠ご」一一 o！睦 −鵯一甲・・1：・一：杭無し、左 G Q：杭有り，左 −2 一；杭無し，省 。 。＝杭有り，右 −31020 30図一4一30一40 50 60 70 80 90 100遠心加速度（G）トンネル脚部の変位鑓（ケースー1．2，ヶ一ス2、2） | ||||
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| タイトル | クレーン車の転倒時地盤破壊に対する危険度のリアルタイム評価 | ||||
| 著者 | 加藤祐理・深川良一・室達朗・森田悠紀雄 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 31〜32 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33405 |
| 内容 | 表示 第28囲土質工学研究発裟会（神 戸） 平成5年6月14E−11クレーン車の転倒時地盤破壊に対する危険度のリアルタイム評価愛媛大学工学部霊会員 深川艮一・正会員 室 達朗基礎地盤コン勤タンッ疋会員○加藤祐理・正会員 森田悠紀雄はじめに クレーン車の転倒を考える際，地盤破壊の生じる可能姓があるなら，転倒条件に地盤の支持力を反映させる必要がある。そこで，まずアウトリガにおける荷重∼変位関係を指数分布曲線式で表し，載荷初期の載荷圧力，変位のデータから最終的な荷重∼変位閲係をある程度推定することができることを示した。次に，推定された降伏時の支持力および計測時点での載荷圧力から地 p，、．、。k。r、。．，》 c、，。卜1、，、，8盤破壊危険度を推定し，クレーン単の転倒に対するリアルタイ 0；23456700 5 10 15 2G 25 30 35 40ムな情報として活用できることを示した。クレーン車の転倒条件 地盤が堅固な場合，クレーン車の転存するが，地盤破壊の可能性がある場合は，力のモーメントが2 ＼灘へつりあっていても地盤の支持力が小さければクレーン車は不安3定となり転倒が始まる。この場合，クレーン車の転倒条件は，E 1熱クレーン車に作用する諸力とそれらの作用位置及び地盤の支持o4力との関数として定式化できるP。ω5平板載荷における荷重∼変位関係の推定解析方法 Janosi・Ha濾moto2）が土のせん断曲線に採用した6次の指数分布曲線式によってアウトリガにおける荷重∼変位関7係を推定する3）。緊驚一＼ト熱叡1倒はカのモーメントのつりあいが満足されるかどうかのみに依難一一＼＼ ま の一“＿ 2−3 1 c邸02一一SoI咤Rock 壱 ρ需ρ鵬。エ（1−e xp（一s／δ、〉〉 （1）8ここに，p：載荷圧力，Pm．、：極限支持力，s：変位，δ，＝形図一玉平板載荷試験結果5）状係数である。降伏支持力p，に対応するsがδ、となる。（2）式にn個のデータをあてはめて整理すると残差平方和SSRは次式表．1指数分布曲線式による極限支持力の評価となる。 ∬R需Σ（ρ‘一ρ加、、，（卜exp（一s‘／δ，））＋ε）2（2）εは誤差項である。上式のSSRを最小とするようにPm、・とδ、を決定する方法は葬線形最小2乗法となるが，Newton法4）を用い砂レキ（kgf！c㎡）ト1によってPm．、，δ。の決定を試みた。計算に用いるデータの維258奪60双曲線法ma604762747651263且マoIo3603賑o呈goV服d鵡rマceロ法時間がかかるためリァルタイム評価という意味ではマイナスにρ菖“（Dマo oP一“（10）li3、a213昌1‘o．7ss4Ho『4323．2旦73．3P鷺5露（20）79983．9s49．‘183』P陶9暉（30）78ε74 璋3252且マ4、9P．。隅（40）82．37￠S置2．217LoP菖．■（50》837榊一夏74、8癖鵬“（60）B4．4一一i79．9あることを確認している。推定された極限支持力の評価 図一15）は平板載荷試験で実測は砂礫層での実測値であり，Case2−1∼2−3は軟岩での実測値である。図一1のCase14，1−3，2−2，2−3について解析を行った。2曽359P！6輔0法して得た荷重∼変位データをプロットしており，CaseH∼1−32暫29G数が増えるほど推定される曲線は実測値に近くなるが，計算になる。5組のデータによってPm、露とδ，の妥当な推定が薄能でL−3図式推定泣て求めることができる。ここでは，リアルタイムに地盤の破壊に対する危険度を表示するため，任意の連続した5組のデータ軟岩（toq∫）C鵬c憾o置サンプリングナンバー（1）（（PL，s1）∼（p5，s5））より推定される極限支持力をp・、、（1）とする。推定されたPm、、（1）∼Pm．、（n）Real−timeevaluationofdangerfactorforgro頗dfailureinfallingdownofcranecarlRyoicむiFukagawa and Tats絃ro Muro， Ehi鵬e Univ．， Yuri Kato alld Y蟹kio Morita， Kisoj iba口 Co艮sul tants Co．， LでD一31一 2と図式推定法始め他の手法から推定された極限支持力を塞一1に示す。ここで，図筑推定法からP／S→0法までに対応する極限支持力は文献5）によった。Case1−3以外のCaseについては載i5荷初期の段階から他の極限支持力推定法より得られる極限支持力の値とかなり近い値が推定されていることがわかる。よって，載荷初期の段階からある程度荷重∼変位関係を推定で 底匿臨岬闘囲囲o翼謹きるということがわかる。偲地盤破壊危険度の推定解析方法 荷重∼変位関係において，降伏応力p・のときの0．5変位sがδ，であるから，（1）式よりρy蹴0．632p皿。謬なる関係が成立する。地盤破壊危険度Dは，平板載荷途中の各時点でoの載荷応力とこの式より推定される降伏支持力との比とする。よって，サンプリングナンバー（のより求められる地盤破壊危 変位 S（c m）険度D（n）の定義は次式となる。図老地盤破壊危険度（砂礫・軟岩） D（η〉堂P，＋4／ρy（η〉 （3）2サンプリングナンバー一（1）より順に推定されるPm、、よりp。を求め，各時点での地盤破壊危険度Dを求めていき，変位sとの関係を調ぺる。癖羅騨騨15解析ケース 地盤条件については，砂礫・軟岩5》，粘土（過圧密地盤）6），粘土（正規圧密地盤）8》，マサ土7），砂地盤。）の6種類の荷重∼変位データについて解析を行った。解析結果及び考察 代表例として図一2，3に砂礫・軟岩および過圧密粘土地盤における地盤破壊危険度D∼変位s関係を示す。全ての場合について同様な解析を行った結果，2《下の2！｛｝．o甥鰹廻 麹05っに大別できることがわかった。地盤破壊危険度D∼変位s関係において，王）変位s・三c田で地盤破壊危険度D・0，9以上になる場合（載荷初期の段階から危験な状態），2）変位s・1c田以上で地盤破壊危険度D＝0．6∼0．7になる場合。王）の場合は，載荷速度が速いとき，粘土地盤においては過圧密地盤の場合，砂地002 3 4 5 6 7 変位 S（cm）図唱地盤破壊危険度（過圧密粘土）盤においては相対密度が大きい場合に対応しているようである。 地盤が破壊する可能性を変位sだけを目安にすると，1），2）の2つの場合があるため，危険度を過大あるいは過小評価する恐れがある。その点，今回提案した方法によれば，いずれの場合にも対応できるので安金に対する信頼性が増す。また，玉つの指数分布翻線の推定に要する時間は，良好な収束値が得られるまで20圓の反復計算を行ったとしても，PC−9801ns／Tにより約1．5sec程しかかからなかった。危険度Dのリアルタイム評価は十分可能であると判断できる。結論 クレーン車のアウトリガ部における荷重∼変位関係を指数分布曲線式で推定できることを示し，載荷初期のデータから最終的な荷重∼変位関係の推定が可能なことを示した。さらに，この推定された降伏支持力p，と変位sの関係から地盤破壊危険度Dを求め，クレーン車の転倒に対するリアルタイムな情報として生かせることを示した。本論文を作成するにあたり，クレーン華に関する資料を送付して頂いた住友建機（株）・小田浩彦氏に深く感謝の意を表す。《参考文献》1）加藤（1993）；愛大峯論，2）Janosi＆Hana田oto（196王）l Proc，1st lnt。Conf，爵lec血s。Soi1−Veね。3）近藤・佐藤・杉由（1987）：テラメカニックス7号、4）マッカーラ（三浦・銀罵訳）（1986）1サイエンス祖、5）森田・笹尾（1986）：土木学会第41回隼次学術講演会、6）山肩・中江・清水・筒井・平野（1985）：第20回土質工学研究発表会、7）大杉（正993〉；愛大卒論、8）柴田・今里・奥山（1983〉3第18回土質工学研究発表会、9〉谷（1986）：東大修論，一32一 | ||||
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| タイトル | 比抵抗映像法の地盤調査への適用 | ||||
| 著者 | 田中達吉・中西博次 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 33〜34 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33406 |
| 内容 | 表示 第28回土質ヱ学研究発袈会C−2（着影 戸） 三F1茂5歪碁6月15比抵抗映像法の地盤調査への適用応用地質株式会社 正会輿 田中 達吉応用地質株式会社 中西 博次1．はじめに 地表からの探査によって地盤の比抵抗値分布を求める手法として、インバージョン技法を用いた自動解析によるr比抵抗映像法」nがあり、近隼、地質調査に多く適用されている。比抵抗値から地盤の力学的情報を直接的に得ることは難しいが、地質の違い、断層破砕帯、風化変質帯、地下水の分布状況等の地質構造を推定するには有効な物理墨である。探査によって得られる比抵抗値駈面図はこれらのさまざまな要素の影響を受けたものであり、実際にはこの比抵抗値断面図の地質的な解釈が技術的重要性を担っている。 比抵抗値断面図の地質的解釈をより的確に行うことを目的として、著者らは解釈結果と施工時の地山状況を対比検証し、その事例を蓄積しつつある。そして、これを通してどのような地質的要素がどのような状況のもとで比抵抗値断面図に表現されているかなどについて整理、検討している。ここでは、いくっかの事例にっいて探査対象となる地質的要素と比抵抗分布の対比の結果について述ぺる。2．地質的要素と比抵抗値断面図の対比 褒一1検討事例2−1検討事例 地質的要紫と比抵抗値断面図の対比を行った事例を表一1に示す。これらのデータは施工の記録あるいは試掘や詳細なボーリング調査資料によって地質的要素がかなりの精度で把握されているものである。今回は著者らが現在進めている事例検証の途中段階として、表一1の中でNo．3と恥．4について紹介する。No．玉234567腺地質造成地 砂礫層トンネル 花樹岩トンネル 花嵐岩地質的要素深度10mゴミ投棄範囲250吊 断層、風化変質、地下水50m地下水、断膚、盛土地すべり大阪層群20矯地下水、火山灰層、窯澗トンネル火山岩類80m地下水、岩質トンネル中古生層 王00m 地質、地下水、岩質岩質、地下水地すべり 古生層 20飢2−2 対比した事例の検討例一1 領家帯に属する花嵩岩類が分布するトンネルにおいて解析された比抵抗値断面図を図一1に、トンネル掘進中に切羽等で測定した露頭の比抵抗値を図一2に示す。地表地質踏査結果と露頭の比抵抗測定から推定した地山状況とトンネル切羽観察データを比較して、表一2にまとめた。これによると地下水を多く含む箇所と廃棄物を含む盛土の簿漸で比抵抗値が小さくなり良く対応しているが、断暦はやや不明瞭である。凡例綜蘭【・hm髄mi歪≦躍 髄 髭図一1 トンネルルート沿いの比抵抗値断面図AfewapP王icationsof”Resisもivitylmage勲ro負1ing”toGeotechnica1SurveylTatsukic撤Tanaka（oyGCorporationl，HakuziNakanis歴（oyGcorporationl．一一33一 表一2 トンネル掘進時の切羽観察と比抵抗値分布状溌比擬抗悟地 山 状 況測，点課o，授o．103∼106罐発擁1閏 岩 翫岩 強層 風粘 化土 黄 入 嵩水No．105付近No，110付近上下にっながる低比抵抗分布から断膚の存在を推建していたが、約10mずれて小規模な断層が出現した。No。112付近小断膚が存在した。比抵抗値の、悪変点となっている。No．112∼114踏前部下方に低比抵抗部が分布する。ここは、踏前から30￠／分の湧水があり、比抵抗値の低い地下水が多く貯留されていると判断できる。興o，1玉3∼王15地表から施工基薇までは盛土であり、コンクリートの塊等を含む土砂が投棄されている。盛土部分の比抵抗値は低い。，中央部r短0114付近図一2がない。天端上部のやや低い比抵抗値のゾーンを地下水の分布域と推定した。この部分は比較的湧水が多い区間であったが、水量は少なかった。坑内湧トンネル軸方向に連続する断層があったが、比抵抗値分布には特に変化露頭比抵抗測定結果塵 大阪層群の礫混り砂層にシルト・粘土層を挟在する地質状況の簡所で・法面を掘削中に地すべりが発生した。シルト・粘土層にはrみがき砂」として採掘された火山灰層が5膿程度の層厚で分布しており、すぺりの原因として地下水のほかに採掘跡の空洞の影響もあると考え、これら 表一3大阪層群の比抵抗値の分布を調ぺるために比抵抗映像法を行った。図一3は、比抵抗分布とボーリング調査から推定した地質断薗を対比したものであり、表一3は露頭や室測定対象礫混り砂層（不飽箱） 几隠Ω・m600内で地盤材料の比抵抗値を測定したデータである。この結果によると、比抵礫混り砂層（飽和）抗廼から地下水の分布状況や礫混り砂層とシルト・粘土層の分布は良く推定シルト45地下水80できるが、層際5m程度の火山灰膚の存在とその中の空洞はよく分からない。280B祠t凡例 1α川 5DO ㈱ 400 ㎜ ㎜深纏曜’ 雄50 塵2D 聾OC βα 0 20 ‘0 60 酢0：oo ユ20 耳40 聾60 ：801跡1 距 離 程 大脹闇解〔硬農り砂岡）塾・22 慈足地下水面街29孔 翫2紙巳一2 50 30 1。hm一“ 10響鑓．毒． 盧蓋ogoo鞄 、、甲2二EL嚇G oo■一’薯 雀 艦一云 断曜・そ・富，’イ：・㌧︸一一 ＿ ＝ 一 『 ｝・鮮EL震8000回穴霞周瞬〔シルト・蹟土超〕20 40 50 80 責09 置20 1胡 蓋60 150 200 220 2‘0 踵離程（期1 図一3 比抵抗値断面と地質断薗の対比3，まとめ 今回示した事例はでは、地下水分布と廃棄物を含む盛土の範囲推定については実用上十分に高い精度が得られたものと判断できるが、断層破砕帯や岩質、土質分布については地質的要素としての規模が小さいためか、明瞭な比抵抗績のコントラストが得られていない。今後は、さらに事例の蓄積を行い、比抵抗映像法が実際的により有効な探査手段となるよう解釈技術を高めていきたいと考えている。1）島 裕雅：二極法電極配置データを胴いた実馬的な二次元比抵抗自動解析法、物理探査、第45巻第3号1992． 2）植野修昌、水野佳純、田中達吉：比抵抗映像法によるトンネル事前調査と掘削結果にっいて、土木学会奪次学術講演会講演集、鶏92． 3）中西博次、外虜 仁、安井畠幸：比抵抗映像法による地すぺり地の地下水調査、応用地質学会平成4年度研究発衰会、1992一34一 | ||||
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| タイトル | 短周期微動のアレイ観測に基づくＳ波速度構成同定の可能性(その２) | ||||
| 著者 | 酒井潤也・時松孝次 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 35〜36 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33407 |
| 内容 | 表示 第28回ニヒ質工学研究発表会臓一8（神戸〉平成5年6月短周期微動のアレイ観測に基づくS波速度構造問定の可能性（その2）16東京工業大学 正会員 時松孝次学生会員○酒井潤患1。はじめに 短周期微動を2次元アレイ観測し、微動に卓越する表面波成分の分散曲線を求め、それを逆解折すれは、観測地点の表愚S波速度構造を同定することができる。本研究では、短周期微動の2次元アレイ観灘と平行して現場で分散曲線の概略をリアルタイムで算出するシステムを開発し、その有効性を示す。2測定装置の概要 地表面の数箇所に鉛直センサーを配置し、短周期微動を観測Laptop Computerする。通常この配麗は図一1（a〉に示すような鰐形アレイとする。なお、アレイ半径によって測定波長が限定される1のでアレ ノ AD ConverterAmplifierイ半径を漸次変えながら観測を行い、必要な波長の範囲をカバーする。サィ1・の条件によっては、円形の配置でない異形アレ（al Sensor ArraySe【、sorsイ配置での観測を行う。鉛直センサーから得られた地表薩の振動波形は、増幅後、測定波長を考慮したサンプリング周波数でAD変換し・パーソナルコンピュ㎝夕に記録する。 図＿1 測定装置の概要3。現場解析手法 の短周期微動の観融こおいて、現場で分散曲線を昔脚すること 9 P（f、k）ro竈58ができれば、観測を効率農く行うことができる。しかし、現場（ までF−Kスペクトル解析を行って分散麟線を求めることは現状ご 巳ではやや時間がかかる。円形アレイ配置による観測を前撮とす k＝0460れは、空間自己根関法罰がある程度有効である。しかし、この 3 0．0 0．40 0．80方法はノイズレベルが高い場合や異形アレイの場合には適購で WGvenu窪1ber（rGd／m）きない。このような場合でも、WaveR鵬berスペク1・ルを用いれ 図一2 晦veロ鵬berスペクトルの例はパーソナルコンピュータを用いて1分程度で分散曲線を讃算できるため、 SheGr Wqve Veioclty（m／s）現場での確認が驚能となり、観測の嬬頼性が向上できると考えられる0 0 200 400 600 800 0 F−Kスペクトルの波数平面上での一周積分をWavenumbelスペク1・ルは、Besse1関数で近似したもので、次式より与えられる。20 ＿＿ 1 茜 P（f， k） 撚 ＿k・Σ二 Smn（f） ∫o（k・ρ【nD） N晶 田，n濫玉ここに、fは周波数、Nはセンサー数、ρ・、nはセンサーのm，n間の距離、Joは0次の3essel醐数、S，。nはセンサーm，n間の正麗化されたクロススペクトルである。図一2にWave甜mb戯スペク｝・ルの鯉を示す。スペク1・ルが最大の値を示す波数が、周波数fでの観測波の波数となる。波数より位根速度S40ニ胤0① 6080cと波長λをc藁2πf／k、c皿∫λの関係より求める。各周波数について同様にc、λを求めていくことで分散曲線を得る。5． 角翠析奉吉果100図一3 S波速麿構造 地盤構造の既知の地点で、短周期微動観測を行った。図一3に既往の調査’一EstimationofVsPIGfllesBasedonAエ…・ayGbselvatlonoξS総olいPeriod瓢三crot【e鰍s（Part狂）’伊10KIMA望一SJ，K、andS照Ai，｝ （τokyolnstituteoflec註noiogy〉一35一 パ れPhose Veloc佳y （m／s〉 00 250 500 750＼願、50 OI O O馨 D電5 0 0摩5 n縫m be rス ペク ｝ ルと F−K wav8船mbβrlr甜1m） waven・mbgr（radlmlスペクトル随方の解析を行 N N∈ 、）100「 島 ％ ゆビ ロ ロヨ 解析から求1められたF− s Wave階11b8r（rad〆ml Waver㈱8r（radlrn）Kスペクトルの一部を図一 図叫F覗スペクトル図250： 図一5 測定分散曲線4に示す・得られた分散曲線と、地盤構造から求められる理論分散曲（F−Kスペクトル、円形アレイ〉線とを図一5に示す。F−Kスペクトルによって求められた分散曲線 Phose〉elocity（m／s〉は理論との対応が良いo 0 25Q 5000 Wavenu盤berスペクトルによって得られた分散曲線と、理論分敵曲線を図一6に示すo醐じ波長での位相速度を比較すると、測定分緻曲線50麹線を見ると、半径の5倍程度以上の波長で曲線が位相速度の小さい750 ● 一1は理論分敬曲線より若干低い値を示している。また、半径ごとの分徴方に偏ってくる。これらの傾向を承す原茜は、Wavenu曲erスペクトル一TheoretめalEiOO￡ひがBessel関数に影響された値をとるためであると考えられる。しかし、 c①Wave轟臨be【スペクトルを用いて求められた測定分散曲線は半径ごとにそれぞれ連続しており、アレイ半径の約2倍から5倍までの長さの波Φ〉i50oヨ200長範翻において、理論分散曲線との対応が良いことがわかる。また、岡じ波長範懸において、F−Kスペクi・ル解析で求められた分散曲線のおおよその形をとらえているといえる。250 同地点、では異形アレイ配置での観測も行った。図一7に同様にして 図一6 測定分散曲線（Waven鵬berスペクトル、円形アレイ〉求めた分散曲線と理論分散曲線を示す。異形アレイ配置においても、Wavenumberスペク1・ルから求めた分散麟線は、理論との対癒が輿い。 PhoseVelocity（m／s）0 0 100 200 500 40C6．まとめ 岡形アレイ、および異形アレイ配羅による短周期微動観測から、Wave轟umberスペクトルを月ヨいて現場で分散曲線の概略をリアルタイム10で求めるシステムを開発し、現場実験を行ってその有効性にっいて検討した。その結果、円形、異形いずれの配置においても現場で分散醜∈線の概略がある程度の精度で求められることを確認した。￡SensorArraソ20ひ《参考文献》にω1〉A。M．Dai論tya駐dD「B「llaHis（1989〉＝”PhaseVelocityEst細a−tionofDiffuselyScatteredWaves’”，BulletinofSeis旧oiogicalSociety of America，Vo1、79，闘o．5， P罫、123三一1250㊤30＞oダ40OWavenumbGr2〉触i，K（1957）：『PSpaceandl綿eSpect田oゴStationaryStQ−chasticWaves，wi痛S斡clai Re艶renceto雁crotre国ors『ロ，肋11e−tinofBarthq疑ake衰eserch institute，Vo135，診p4三5−456一36一50−Theoretk）al図一ア 測定分敵曲線（異形アレイ〉 | ||||
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| タイトル | 層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その１)－速度解析および減衰解析－ | ||||
| 著者 | 桑原徹・金田義行・平間邦興 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 37〜40 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33408 |
| 内容 | 表示 第28回土質工学研究発表会（神 戸） 単成5年6月17C層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査 （その1） 一一 速度解析および減蓑解析 一一（株）大林組 技術研究所正会員 問 上○桑原 徹 金田義行 同 上正会員 平間邦興1 はじめに トモグラフィ解析は、初動走時および初動振縮の変化から地下の構造を明らかにできる。しかし減衰解析は、観測データの処理の複雑さや解析結果の判断基準がないことなどから、速度解析ほど一般的に実施されていない。振幅は一般に地盤中の物理的状態、すなわち岩質・地下水・地盤の空隙率・亀裂等に支配されるので、振幡を用いる減褒解析は、主として力学的特性と対応する速度解栃とは異なる情報を得ることができるはずである。 したがって地下構造を多面的にとらえるためにも、速度解析と減褒解析の結果を常に1対として取り扱う纂が重要であると考えられる。ここでは2箇所の鰯構造地盤を対象にして、速度分布と減蓑定数分霧の対癬性を検討し、減褒解析の実用化を目指したものである。2 速疫解孟斤と減衰解季婦 速度解析では速度を朱知数とし、減衰解析では減蓑定数αを未知数としている。減蓑解析は暴本的には速度解析の流れと同様であるが、初動振糧を利胴して減蓑解析を行う場念、波の減蓑特性を表す次式を周いて測定データを変換する必要がある。 Ao・A（θ） αr譜 ln ……・・ （圭〉、 A i・r α講π・f／「Q・V ・一一 （2〉、 一丁瓢f一．．V 一… （3〉ただし、α：識裏定数、1：発振点∼曼振点間の距離、A正：受振鳶、における測定記録の初動振幅の大きさ、Aoこ発振点での振幅の大きさ（定数）、A（θ）：震源（今回はスパーカー震源）の放射パターン（放射パターンは、放射角と振幅の大きさとの関係） f l周波数、Q： 、V＝速度、T：初動走時減蓑解折に際しては、測定された初動振幅に対して、上記の距離補正および放射パターンの補正を行った振幅値を入カデータとし 減蓑定数αを求めた。表一1 測定システム3 測定装置 測定ソステムを表一1に示すoデータ収録はデジタノレ才孚聾功1」、数点、方式により 予い、 発ま展装置は高♂電圧を承1テーク1附醸置定 操 誰蓄ELEDYN齢10DEL30600ス’f一加SO乱のSr八犯SCRSWlτCHl圭OV50iizloeo｝ule出力玉OKVアーカーチープ1重MARKPRODUαMOD泓P・27−12C ・イト・7才ン観紫穆屠したスノぐ一カーを弄目い、子も内受・書辰・装置は圧』電索子型のハイドロフォンを、土也衷設置弄目受振装置には速度型駐igDN MODEL9912テツ勲レフローテ4ング方式サンブ1島グクイム50μsec懲応周渡数5−1500卜IZ周波瀦壊3−1．DO§Hz、酎粧i，OOOm，φ5、08㎝、漣式孔内用SANKE【ENG、醗GDEL SK OO8 ジォフーン，琶度聖、圃有周波数受振雛28恥臓分， 功一による圧着式，φ6、0膿，鰹式のジオフォンを珪1いたo地表屠MARi（PRODucr MODEL L−2…ジオフ才ン 選度製園有周渡数2BHz，1成分，玉2個Sels服icto田oglaphyinlayeredstζuctule（Part圭） Irave巨i田eandAttenuationto飛ogiaphyI、Kuwahara，Y、Kaneda，K．IIIla羅a（lechResl縫st，ObayashlCoΣ・p〉一37一 4 禰構造模擬地盤4、1 地盤条件 繕構造模擬地盤の構造を図一1に示す。模擬地盤は関東旧一ム層中に、6田×3m×5mのビソトを掘削し、そのうち深度一伽∼一騒の部分は笠闇産の真砂土、で密度管理をしながら埋め戻しし、深度Om㌧ヨmにっいては莫砂土．とセメントの混念土としたo言一i・沮rl子しはヒソト端部にφ王OGmmの埆ビ管を4力鍾斤設置した。蓬2灘定・解析結果 測定・解析条件は表一2に示す。図一2は灘定波形記録の一例である。これから士．部のセメン1・混合±では、全体として初動が速く振幅も大きいものが多いのに対して、下位の輿砂ニヒでは初動が著しく遅くなり振幅も小さくなることが分かる。 図一3は速度解析および減褒解析の結果である。速度解携および減褒解桁は直線波線によるSVD法により行った。速度解析結果によると、セメン1・混合部分は全体として生30一圭90k飛／sec、真砂土部分は040−O．70km／secであり、澗者の境界は1、Dkm／sec付近で明瞭に識別できる。減褒解折結果によると、減裏定数は深度とともに、セメント混禽土，中および真砂士中で変化をしている。地騰境界も減褒定数の変化からみて明かである。これらの解析結果を深度梅に図一一2の灘定記録と比較すると、初動値の大小は速度分布の大小に、振幅値の大ノ」、は減褒定数の大・小とそれぞれ対応していることが分かる。 また解析結果の速度分布と減蓑定数分布を比較すると、混合土では深度砲、5珊付近の高速度帯が減褒定数の最小部分に対億し、その上下のやや抵い速度題では減嚢定数がやや大きくなり、また深度一〇袖付近の中速度帯では再び減褒定数が小さくなるように、両者の対応が認、められる。真砂土．部分では速度の低下に対して、減褒定数が大』きくなっている。表一2 測定・解析条件解 折 条 件渕 定 条 件イし燗距離2、75m孔開距離測窟漂度一〇、5一一45m発振，点数9’発振点数受振点数一受振、轄数セルサfズ】5セル数o．5mIllE淀深度間隔270波線数解飯手法2、75m91505m54SV D法図一1 暦構造模擬地盤の構造00 lAl連度分布lBl誠爽）1年瞬羅購繋 鱗 繍05 、、鎌 連 度 一】G lkm’5ec） 灘 19r竃ンー15、： 1ズ20 購ず螺lli1』t 哀定救q ml縄19 まり11度需 lml二霊一35幾i 脾40一邨辮欝撚、0 5 置G I5 20 25 時川1（msecl i3 115 10 1｝85 07 1）55 0．1一．＿」 一＿＿」 15 15 1毒 B ロ ロ i⇔00 10 2e 30 01｝ Ill 20 10 距 離rml ど1 ン 「11、区卜2 測定記録例 （酌、3噌o．4断面）図一3 解析結果（発振点、と受振、点は「司一深度に酉己置）（酌3一獅4断面）一38一 5 改良地盤／硬質岩盤ll季1｝GL9 皿1。51 地盤条件γ”嵐2＝墨399／Cm夏改農地盤 測定は図一4に示すような、孔間距離琵m、深度一21田の断面、Vl1撚78∼戸6 鑓菰13ヲρ Sr一貸βoovl｝轍’昼ρ一337Lm／secVsliQρ漏1呂71魎m！5じcQu−5Bk9∫／cm7で実施した。表麟の薄い覆土を除くと、深度彗3mまではセメン［…sb−21月2⇔k解f〆し㎜＝ト改良地盤、それ以深は硬質岩盤が分布する2麟構造である。員｝一5、2測定・解析結果γ一28389〆〔lr陛モW聴一Ω7％ 罪、郡23i協 Sl・・6〔1％VPIR“fraCIIUI9｝・16−5〔II・mls￠c一…5 測定・解桁条件は表一3に示す。図一5は測定波形の一擁VP〔IeK抄37−5｛IKl悶／sccVsGog臣…7−271・π1／5ecである。こ，れから初動は硬質岩盤のほうが速く、初動振幅はQ聲r47【lk隅r〆cm7・軸 硬質岩盤Esb司245“Ok9∫／cm7改良地盤で大、地山で中、地層境界付近で最小であることが Ω 5 m分かる。 図一6はSVD浸…を用い、屈折波線による避1度解1析 図一4地由構造と直線波線による減衰解析の結果である。速度解析の結果に 表一3測定・解桁条件路lml一瑚 定 」￥ミ件よると改湊地妻盤と地山の境界はq月1瞭に言離別することができた。改良f也盤建はほi夏均質な速度分布を示し、 2．75−375紅鵬ノsecであった。一方硬質岩盤は40−5、Ok殿／secの高速度帯を示す部分15、om・∫し朗距離ll円定漂度一一1、5一一20，5m発振，も1轍艶振点数ii｝受振点数19IUI綜駁誤度朗隔と、3、25−4、25k田／secの中速度帯を示す部分とに分けられた。解 悔 染 件イし問踊離 減蓑解析の結果によると、改良地盤と地山のいずれの部分1919セルサイマ1、or置｝セル数！o垂貝760流線数150rB受娠，閣匙一、数30Ω馴斤千法s v D法「一 r一「 T㎜一でも、滅褒定数の小∼中のゾーンが互1藪状に分布している。 一圭5〆ハ ・醜ザー『’∼㌔∼しかし全体としては改良地盤と地山でほぼ岡様な減褒状態を．，、≡… ’蘇示していると考えられる。一方改良地盤と地山の境界部分は 一一一一一 ノ、 一＿深 一¶ ’、／》y八∼ ヘ 度一圭。5著しい減褒帯となっている。 速度分奮と減蓑定数分布を比較すると、改良地盤では速度ゾヘ一 欝巴 ．蕪舗 ゾ ｛155購 ．，分布は中速度帯として一様であるが、減衰定数は深度方向の変此を示す。地山との境界部分では、この境界面で弾性波は Nレ｝一 一 v靴、＾、かなりの反射・屈折を生じているようで、測定記録である透 一195騨 冶一過波の振櫓が、図一5でも晃られるようにかなり減蓑してい 0510王52025るo したがって解析土見られる帯状の減褒部分は、改良地盤 1Ll 構1 〔nlsec）と地由の境界すなわち速度境界を衰していることになる。ま 図一5 測定記録例た硬質皆盤では（発振点と受振点は同一深度に配置）速度の高速度帯 曲 ［A目蝶’蹄 【Bl減良’戸bはおおむね減褒の小さい部分に 滅対応している。 一 6rlト5“ 、t 肖kmsec 故 5〔1『iD9h耳1 475 45 425態、認 117 11‘i6 ：瓢翻35 1125節o 05翻麗 “51罎：1・ 1U“國顎 け1コ 肺、IS o「”團 一，1♪に ロ＿β ’｝“ にPl 鱒20額llけ50汽いio““D離 m5“1“け1トl m図一6一39一解析結果コロ 6 考 察 以上の2ケースにもとづいて、弾性波の速度解析と減衰解析にっいて考察する。（1〉 速度分窃と減衰定数分窃の変化は、いずれも地履構成の変化によく対応・していると薔える。（2〉 層構造模擬地盤のような「洪積層∼強風化軟岩相当絹．／土砂地盤」の構成（CASE−1）では、速度分布と減褒定数分布もよく対癒しているといえる。 したがって、地下水薩より上のおおむね同一・の不飽和帯という条件下で、ここでは”弾性波の滅衰は均質で強固な地盤中では小さく、亀裂が多い、あぐいは軟質な地盤では大きい” という一痔隻言命力芸成りたっている。（3〉 一方、改良地盤、／硬質巻盤のような、地盤強度のより大きいr軟岩∼中硬岩、／節理性硬岩」の構成（CASE−2）では、速度分布のコントラス1・に対して減嚢定数はほぼ嗣様な櫨を示している。一軸圧縮強度や静弾性係数の大きさは弾性波速度と対応しているが、現時点ではこれらのコア試験からは減褒の大小関係を明確に説明出来ない。地下水藤が地属境界のやや下にあるために、減褒を支配する岩質・間隙率・強度・飽和度などが滅蓑の増減を互，いに打ち消し合う形で、結果的にほぼ岡一となっているものと考えられる。一・方で、シミュレーションからは、減蓑定数αと減嚢定数匝の対応性が確認できた。（4） これら2ケースの地屈境界面における反射係数R［（ρ1．1・V“．…一一ρi・Vl）／（ρ1珂・V量u＋ρ1・V∂、ただしρ：密度、V l速度〕の絶対領は、それぞれ060、026となる。 i・モグラフィでは発振受振の位置閲係により、Rの符号はプラスあるいはマイナスになる。すなわち上方発振．／下方曼振の配置では、CASE−1では一〇6G、CASE−2では冊26となる。沢が大きいほど反射振幅が大きくなり、逆に透過振幅は小さくなるので、Rが大きいほど地膚境界面での透過減蓑がβ月瞭となるはずである。しかし実際に顕著な透過減蓑が解析されているのはCASE−2の上方発振、／下方受振のみであり、CASE−1の下方発振、／上方受振では境翼面での透過減褒は認、められない。これは測定のデータ数やRの大小闘係にも依存するのかもしれない。いずれにしても今後、多騒構造では複数の透過減簑／㌧ンから地層境界面を検出できる驚能性がある。（5〉 またいずれのケースにおいても、ほぼ一・様な各層内で減蓑定数は変化している。これらは、孔底あるいは孔q付近では震源エネルギーの透過効率の違いにより地盤性状を直接蓑すものではないが、それ以外の変化は壇盤の微細構造を再現しているものか、インバージョンに伴う収束誤差の傭在によるものか、あるいは放射パターンによる微妙な違いであるのか、今後の検討課題である。同時にまた減蓑定数αは根対億であるため、∂α／∂x∂yの大きさと岩盤特挫との対応性についても検討する必要がある。 なお、（2），（3），（のの考察については、本報告（その2〉のソミ晶レーソ雪ンも合わせて参照されたい。7 まとめ 今回減蓑解析のデータ処理と解析システムが完成し、速度解析と減褒解析を常時玉紐のデータとして評価する体制が整った。減褒定数の工学的評価は今後の課題であるが、滅蓑特性の地質構造や岩盤物性との対応性を研究し、 トモグラフィによる多面的な情報収樂能力を高めてゆきたいD参考文献茎）石井、六川、加藤、佐藤：ジオトモグラフィにおける初動振幅の利胴、物理探査学会第82回学術講演会論文集、p．173−177、（1990）、 2〉渡辺、佐々：振幅を用いたトモグラフィによる岩盤データの解析、物理探盗学’会第82［酊学’称三言薄演会言命文P集、p圭78一圭80、（圭990〉、 3〉桑謬翼、上里予、｛反谷、 平間、西林＝ トモク“ラフィ技術による地盤・岩盤探i査の研究（その1〉、大林組技術研究所報、層o．44， 夢61−70、（1992〉、の桑原、上野、仮谷、金懸、奥細、平間、西林：！・モグラフィ技術による地盤・嶽盤探糞の研究（その2）、大林緩技術研究所報、煙o鶴， 夢、S3−62、（1993）、 5〉並木、金懸、桑漂、平間：層構造地盤におけるサイスミソク・トモグラフィ探査（その2〉、第28回土質工学研究発衷会、平成5年度発表講演集、（1993〉一40一 | ||||
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| タイトル | 層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その２)－数値シミュレーション－ | ||||
| 著者 | 並木和人・金田義行・桑原徹・平間邦興 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 41〜44 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33409 |
| 内容 | 表示 第28回土質工学研究発表会C榊戸）平成5年6月18層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その2） 一 数儘シミュレーション ー（株）大林組 技術研究所鐙会員 ○並木和人 周 上 金田義行 岡 上正会員 桑原 徹 同 上，正会輿 平間邦興1．緒雷 トモグラフィにおけるソミニレーションの必要惟については、以下の2点に集約される。 1）インバージョン結果の信頼性の検証 2）インバージョンより響られた物牲値の絶対的評価 これまでトモグラフィは、弾性波あるいはレーダーのいずれにおいても、密として初動走時を用いた地下の速度分布の把握を行ってきた。初動楚時は2．春闘を伝播する波の縦も速い到達時間で、この初動滝時と誰算された伝播経路から、インバージョンにより速麿分布を求めるものである。また弾挫波トモグラフィで得られるデータは、伝播してきた波の波形であることから、走時だけでなくその波形振輔も地下の物性を知る上で、多くの情報を倉凶）でいる。 シミュレーションでは、得られた速度分布を用いて初動走時を制算し、インバージョンの再評価が行える。求められた連獲分帯は、観測システムでのii寺間ずれが無い限り、ほぽ絶対鎖として扱うことができる。しかしながら、波形の振編から減蓑定数を評価するトモグラフィでは、ほとんどの場合震源自体の波形／振幡が未知であるため、得られる減衰定数は相対値である。相対値を絶対擁として扱うための方法としては、孔井データ（検層／試料）とのキャリブレーションや後述のシミュレーションがある。実際には孔井データは各孔井で必ずしも取得されていない。したがって、減衰解析で得られる滅衰定数を相対値からより絶対値として評価するための解析手法として、ソミュレーションは有効な手段となり得る。2．数値ソミュレーシ潔ン 2、1概要および解析条件 ここでは、 「図構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その圭）」における初動走時から得られる達穫分籍を基に、伝播波形のシミュレーションを行い、観測データの振蠣変化とシミュレーションの波形振幅との此較により、以下の手順により波動の減衰解析を行った。 （1） 初動走時による速度構造の解折 （2） シミュレーションのためのパラメータの設定（速度及び振幅解析から初期モデルの推定） （3） 応答解析ソフトウェアを用いたシミュレーション （4） シミュレーション結果と観測データとの比較検討 （5） インバージョン結果の解析・評価ここでは、（2）項以芋について説明する。 今圓トモグラフィ・シミュレーソ知ノに罵いたソフトウェアは、有限要素法に定式化された運動方程式を用いて、多質点系減衰線形系の振動解析を行うものである。これでは任意節点での掬振に対し任意節点での時刻歴応答解析が可能である。この機能を利用して、トモグラフィの発振／受振点に対応する節．煮を、それぞれ加振点／Seis皿ic Tomo9Iaphy i口 Layered Strucしure （part 2）； Numeτic呂l s主mulation薮、Namiki，Y、Kaneda，T、K闘a舶raandK、mra皿a（Te曲、Res、lnst、，OBAYASll1Corp．）一41一 時刻歴応答出力点とした。入カパラメータはポアソン比・密度・せん断弾性係数およびレーりの減衰定数である。 シミュレーションによる時刻歴応答は、変，位・速度・加速度型での出力が可能である。実際のトモグラフィ観測システムでは、受振滞にハイドロフォン（圧力感知型）を用いたため、観測波形は撫速度型の波形に対応するものとした。 次に、1・モグラフィで波形の振編変化による減衰解析を行う場合、震源が孔井内に設置されていることから、震源からの波の放癖パターン（捲1葛性〉の影響を考慮しなくてはならない。今回のシミュレーションでは、この震源の放射角の違いによる放射パターンの影響を避けるため、放射角が岡一となる発振／受振点の深度において時刻歴応答を求めた。 また、多質点系滅衰線形系での減衰マトリックスは、質量マ1・リックスと剛性マトリソクスにそれぞれ係数を乗じた和で衰されるが、トモグラフィの場合では、質最マトリックスの項は解析に寄与しないと考えられるので、シミュレーションでは剛性マトリックス項の係数βを用いて減衰を評価する。今、質点系の減衰定数を1｝とすると 紅篇βω。／2…① ω。は系の囲有振動数次に、波の伝播経路上、での振幅の減褒を考える。この減衰には、球面発散による幾何学的減衰によるものと、物質が波動エネルギーを吸収し熱エネルギーに変換される、いわゆる内部摩擦等によるものがある。この内部摩擦による減褒を表すパラメータとしてQ値（qu討註y factor）を用いる。このQ鎮は、至周期あたりに振動エネルギーが失われる翻合を表しており、②式で定義される。 Q篇fπ／Vα皿i／2h ・② fl入、力波の腿波数ただし、αは、入力波の振帳A・、観測された波形の振旛をAとしたとき下詑の式を騎たす距離滅衰の定数である。 A篇A。＊e x p（一αr〉／r⑧ r l伝播距離①、②、③式よりh、α、βの関係が求まる。 したがって、観測データの振帳変化ならびにインバージョンによりαが推定できれば、波形シミュレーソヨンのためのパラメータβが設定できる。実際のトモグラフででは、発振波形の振帳値は来知であり、したがって、インバージョンによって求められる踵離減衰の定数αは相対的なものである。ただし、③式より、波の伝播経路／減褒定数αは異なるが、伝播距離が等しい場論を想定し、それぞれ観測された波形の振幅をA1、A2とすると、A1罵A。＊exp（一αlr）／r …④A2皿A。＊exp（一α2r〉／r ・『⑤が成り立つ。ここで上．式で④＋⑤から岡辺の対数をとると、la（AI／A2）漏（α2一α1）＊r…⑥よって⑥式は、観測された波形振幅より相対的な減褒定数αの差（αr街）が求まることを示している。しかしながら、実際に⑥式を用いて減衰定数α耳、飾を与えてシミュレートした波形振幡比と、（αジα1）との比1鮫をでテうと、 in（A韮／A2〉罵C＊（α2一α猛）＊r …⑦ ただし、Cは透過効率を表す係数で、レーリの減衰係数βと入力波の周波数fに依存した係数である。 表一三 レーリの減蓑係数βと透過効率変化表一玉にf（50011z〉、βL（0．000025）に燭定した時のβ2とCの殖を示す。C値は理論的には1であるが、右表のようにβ31＊10”53672go100108変化する。このことは、例えぱ地表で発振した場合に表層条件により、エネルギーの伝播効率が大きく影響される場合と岡様である。シミュレーションでも、各加振点で同等一42一C値2．93 1．70 1．37 1．271 19 の入力を行っても与えた物性の違いに依存し、入力時のエネルギーの透過効率が変化して、④、⑤式でのA。が異なってくることがC値の変化の要茜と考えられる・したがって、シミュレーションではC値の補正を考慮してケーススタディを行った0 2。2解折結果 以下に2ケースのシミュレーション結果を示す。（1）ケース1： 厨構造模擬地盤 このケースは「履構造模擬地盤」の場合であり、トモグラフィ実験で予め、2層構造であることは既知である。速度解析の結果から、第1／2層のP波速度は、それぞれ約i500m／秒、400m／秒である。速度梼報ならびに振帳比の解折より、シミュレーションに膳いるレーリの減衰定数βを設定する。シミュレーションでは、βを変化させて得られる第1／2層を伝播する波形振帳の比と、βから①、②式によって求められる減衰定数αとの差の比較によって、最適なα、βを決定した。シミュレーション波形を図一1に示す。また図一2、表一2に、実際のデータから得られる初動振幅比とシミュレーションの振幅比との比較、および求められた減衰定数α、hを示す・O．O O．2 0．4 0．6 0．8 1．O i．2層構造摸擬地盤0口、、厨一1噂7深 一2。伊aゼ度一 一3m 沖 data 二掌Simulation一4ガ一5 0 4PIP…8 三2 16 20 24 寺間（msec〉図＿1層構造模擬地盤シミュレシ壽ン波形園一2 層構造模擬地盤振幅比層構造模擬地盤シミュレーション減変定数α 0，80第1／2暦009／e89減嚢定数h第1／2層004／0騒データ080表一2 魑構造模擬地盤解析結果（2）ケース2 改良地盤／硬質岩盤ここでは、ケース1と異なり、速度的には大きな違いはないが、減衰定数が異なる場合についてシミュレーショソを行った。第1／2膳のP波速度を、それぞれ約4500m／秒、3200m／秒とした。解析結果をケース1と周様に図一3、図一4、および表一3に示す。一43一 改良地盤／硬質岩盤0，0020．40．60，8LO L20ド陛一L5囚：1㌧−r臼ト噂豚rl15 一5，織1鴨深深．》臥二内度，・欄度㎜10 一10，5．》腰一Ψ，階”F品n辱鼠一15、5，1翻 一酔一dataゴ．．． Simulation密■．一玉9．5㌧踵n魎一207国 0 4 8 12 16 20 24 時間（msec〉図一3 改良地盤／硬質岩盤シミ藷レーション波形図一4 改良地盤／硬質岩盤振幅比改良地盤／硬質岩盤シミュレーション減嚢定数α第1／2層減褒定数ね 0013データ0010021／0008002／001第1／2層 表一3 改良地盤／硬質岩盤解析結粟3．考察 ケース1、2ともにシミュレーションと観測データとの振帳比の比較では喪い対応がみられている。なお地表／孔底付近に見られる両者の振幅の違いは、地表付近では震源エネルギーが地表に抜け、透過効率が低下して振帳が小さいのに対し・孔底付近では下方へのエネルギー損失が少ないため、透過効率が増加して振幅が大きくなっているためと考えられる。孔井試料を胴いた減糞定数hの物性試験結果および岩石物牲から推定される一般的な減褒定数hの値ともよく調和している。このことから・波の減衰解折もシミュレーションでの検証により、その解析の高精度化が図れ、得られた減衰定数もこれまでの相対的な評価からより絶対的な詳価が可能となった。参考文献1〉桑原、上野、仮谷、平間、西林1トモグラフィ鼓術による地盤・岩盤探変の研究（そのi〉、大林組研究漸 報、No、44，P、61−70，（1992）2）桑原、上野、仮谷、金田、奥閉、平閥、西林1トモグラフィ技術による地盤・岩盤探壷の研究（その2）、 大林組研究所報、南。46，p．53−62，（1993）3）渡辺・佐々1振帳を胴いたトモグラフィによる岩盤データの解析、物理探蚕学会第82回学術講演会論文集、 P。三78−180，（1990）4）TheSocietyofExplorationGeop褻ysic玉stsofJapan（ed．）＝Geoto絹ogra鋤y，Vo1．1，1紅efirstSEGHn− ternational Sy蒲posiロm on Geoto醗ograP卜y，19905）桑原、金圏、平闘1腫構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その1）、第28圏土質工学研 究発表会、平成5隼度発表講演集、（1993）一44一 | ||||
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| タイトル | 動的試験における間隙水圧計の問題点 | ||||
| 著者 | 近藤博・杉山昇 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 45〜46 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33410 |
| 内容 | 表示 第281亘1土￠鷺工、学得「究発表会D−0（神戸〉 平成5年6月19動的試験における間隙水圧計の間題点東海大学工学部 正会員 O近藤博 正会員 杉山昇！。はじめに 埋立地などの地盤締固め工法として動圧密工法がよく用いられている。しかし，当工法による地盤改良のメカニズム等は不明で，メカニズム解明のための土の高速圧縮試験が最近二一ドル数多く実施されている。しかし，爽験に用いられている蓑置は，基本的には静的試験装置の載荷部のみ変えただけで，三アκ一ラスストーン軸室に収められている圧力計等のセンサについてはほとんど｝関心がはらわれていない。したがって，動的試験においても，間隙水圧の測建は，一般に図！に示すような方法，①ポーラ水圧計 一一一水圧計スストーン→配管吟水圧爵，②二一ドル→配管→水圧計，の 図一 玉 腿隙水圧の灘定法システムで計測が行われている。 本報皆は，従来？土質力学の分野では水は非圧縮性として取り扱い，闇隙水圧の測窟には影響を与えないと考えられていたポーラスストーストレーンケーソン等の影響についての基礎的実験を試みたものである。膨2．実験装置と実験方法入力膝 図一2は実験装置の概要を示したものである。装置は打撃棒，入力棒，及びシリンダの底にポーラスストーンを介して水圧計（詳細は図一3）が設置された構造になっている。また，入力棒には入射応力をチェックする目的でひずみゲージを貼付してある。32置”層 実験は，ポーラスストーンの上面からの水深が一様（20cm）になるよう42㎜ ＿ 、に入力棒をシリンダに挿入後，所要の高さから打撃棒を自由落下させ入力棒を打撃することにより行った。そのときの，入力棒での応力及び水圧計での圧力をサンプリング時間間隔4μsecで3000データを言十測・処理圧力針図老 実験装置の概要図した。 供試ポーラスストーンの目寸法は紬翻（74μm），中目（177μm）及び粗目（250μm）の3種類で厚さは3陥，論皿及び1伽mとした。一般の三軸装置に使用されているポーラスストーンの目寸法は細ポーラスストーン目で厚さは8−10醗旧程度になっている。また，中目と糧目のポーφ2段xt3，5，沁ラスストーンは透水試験装置に一般に尾いられるものである。また，供試二一ドル（漉射針，細いパイプを想定）は内経1・6㈱で，圧力薯f長さ5翻，55醐及び105囎の3段階とした。3．実験結果の一例及び検討 図一4は，ポーラスストーンを取り去ったときの水圧誹での庇カー時聞関係（打撃棒長：1擁Oc恥落下高：h＝10c皿）を示したも 図一3AStudyofPorePressureCello駐Dyna飢icSoilTestHiroshiKONPO，理obo照SUGIYA融（TokaiUniversity）一45一水狂群部の詳細図 のである。時間軸はひずみゲージでの立ち上がり時点を原点とした。 図一5は，ポーラスストーンの鼠寸法が細目で，厚さを3皿m，5mm及び10田mと変化させたときの圧カー時間関係（1瓢10c砺撫10cm〉を示したものである・図から明らかなように・ポーラスストーンを設置すること：により高周波1コIG h＝鴇2の波が験去され，ポーラスストーンがフィルタ効果を示すようである。また，ポーラスストーンの厚さが小さくなるにつれ，潤隙水圧のピーク値が大きくなり，一方ピーク到匹o達時腿は小さくなることがわかる。また・憾さ3mmの波形は＼図・4の波形の平均値より大きめの値を示した。ヱ 図一6は・ポーラスストーンの厚さが10mmで，目寸法を細目，中目及び粗目と変化させたときの圧カー時聞関係（1＝ml l｛出蕎趣 o護10c臨，h＝10cm）を示したものである。この図から，ポーラス一〇，5lo『 1 5 0ストーンの透水係数が水圧測定に影響することがわかる。時 間 ，（mSec）細目の透水係数は6．6×10”3cポsで中困の値はその約10倍・図一4 間隙水圧一時間関係粗目の値は中目の値の約2倍であった。 図一7は，二…ドル長さを5m田，5馳阻及び105m鵬と：変化させたときの狂カー時間関係（1＝10c馬h＝iOc凪）を示したものであ卜田 h＃lo2る。この園から，二一ドル長5囎ときの庇力のピーク値は図一4の波形の上限の包絡線程度の値を示した。また，二一ドル払3長さ55蘭及び圭05關の圧力のピーク縫到達時間は二一ドル長簾5m阻のときの2倍以上であった。さらに，このときのピーク値＼は急に小さくなり，管長により大きく変化することがわかる・編4，あとがき出養 聞隙水圧計の励的特性を検証するための基礎実験を行いQ伝5㎝｛ 1＝10趣 o誕以下の蜘見を得た。一〇。5 ①間瞭水圧測定に与える，ポーラスストーン及び二一ド050騰 闘 （mSec）ルの影響が無視できないほど大きい。図一5 間隙水圧一時闇関係 ②ポーラスストーンの厚さを小さくしても距確な値を搏ることは園難である。 ③晶一ぎルの試 t判O 匝田 、h＝田2 2験結果から配管のし＝5影響が大きいことがわかる。 今後，ポーラスストーンのフィルタ効果特牲及び周波数特性等の検証を行う予建である。1昌10 卜＝10粗目諮厳u申目＼＼㎝㎝属と緬ひ ’漫関養L訓05纒 0誕纒 0誕一〇．5い55田愚o50日寺 聞 （mSec）図。6 間隙水圧一時問関係一46一一〇，5 0 53寺 懸 （痢Sec）図一7間隙水圧一時聞関係0 | ||||
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| タイトル | ブロック積み擁壁土圧の室内模型実験 | ||||
| 著者 | 矢野栄治・荒井克彦・町原秀夫・森下嘉雄・有田謙一郎 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 47〜48 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33411 |
| 内容 | 表示 第28圓土質工学研究発袋会（神戸） 平成5年6樗20E−5ブ篇ック積み擁壁土圧の室内模型実験福井大学工学部荒井克彦○前田道路（株） 矢野栄治町原秀夫 （株）松耀工務店 森下嘉雄 前圏建設工業（株）有田謙一郎 1、まえがき1ブロック積み擁壁に作用する土圧については不明確な点が多い。鋼棒またはアルミ棒横屡体を用いて、ブロック積み擁壁の形状を曲線型ブロック（ブロ ンク断薗形状が円形）または直線型ブロックとした場合、擁壁の勾配を変化させた場合などの多数の嘆型実験を行って、土駈などを計測した結果の一部を示す。 図一1 実験装置2 実験方法：実験装置を図 勾配2分 全一1に示す。裏込め地盤の材 傘 8。．。曲線型ブPック料として、アルミ捧を使幣し 荷 全た（単位体積重量γ胃2，欝tf重 土“ 苛ま隠緬徽繍重1／ゴ、摩擦角φ躍賀，7。）。図一 。 圧まに示す可動壁を、下端を支点として上部を後退させて、 05，0 ■7。Oなるまで測定を行った。 ± oむ07王）金ニヒ月三（図一2）：曲線璽謹 o壁の後退量が5m組前後で全土 謎 三〇〇圧がほぼ㎝定となる・この状壁態が主働破壊状態に対鑛する。 鉛醜線型ブロックの方が直線型 60 藏ブ縣ックよりも全荷重の減り 高方が大きいが、直線型ブロッ さクよりも曲線型ブロックの方が畢い段階で上部の貌め地（cm）o盤が破壊しているためである。るロの ユマらの覗壁囎（皿皿） 土o・07 庄㌦醜．轟鵜麟療漏結果を承す。 （kgf／c皿2） 直線型プロックともに司「動（kgf）。園一2全燈覗壁雌（㈱阯鞭、郁罐◇：鞭△：蜘i裏込め地盤が主働破壊状態と壁とも勾配2分の場合のみのヵ 一噸噌｝鞭鷲ミ＝ ●圧 （kgf）歌実験結果1ここでは、曲圧線型適線型ブ駒ク積み擁応直線型ブロック 勾配2分10、0㌔糊塾電譲博㎏ 応 力・、 勘暢編ゼ 、、、 、触凶噌纏緬 吋kgf／c田2） 5・0 エ7・O O 5．0 エ7．0 聡欄量（肌）齢水盟分布 可動壁の耀（副01嚥から1闘＋；瞬・ら2朋◇1韻、ら3朋△；藪から4鯛x：徽から5闘 擁鵬 一可動壁の醐0田組一可鰻の醐量0田釦一可動壁の後退量魎壁ll舞盤艦鉛、。㎜一可動壁の後退量 4皿皿曙鰻の後韻9紐皿…可鰻の耀15珊 直 轟 さ 0・。5 …75（cm）・鉦励（kgf／cm2）0．05 0．07δ土圧応力（kgf／c皿2） 図一4癬班頒A Mo！d Test for Earth Pressure Acting on a Concr℃te Block Retalning Wal1＝K．Arai，H。Machihara（FukuiUniv・）・E・Yan・（MaedaD・r・C・りLtd・）・Y・M・rishita（Matsu・k。umutenC・．，Ltd），K．Ar主ta（MaedaCQr⑳rat玉。n）一47一 直線型ブロック 勾配2分曲線型ブロック 勾配2分2）水平土圧分布（図一3， ⑤図一4）1図一3に示すよ1ロプクの変雌（mm）20．0うに、直線型プロックの方箏ブロγクの変瞳（皿紐）20．0↓が可動壁の後退量に応じた変動が小さい。図一4でに示す土圧分布では、曲線型工o。oブロックが少しふくらんだ志0、0形をしているのに対して、薩糸銀型ブロックは三角ヲ杉分①布に近くなっている。T3）ブロックの変位（図一G5，図一6）；図一6で、■0。Q①1底板から1闘変位が、急に折れ曲がってい可動壁の後返量（蜘 可動肇の後退量（皿皿）麗板から2段目騰板から3闘＠：麟ら欄⑤：翻・ら醐 図一51ロ7クの麹る箇所が、ブロックカ｛可動壁から離れた位置である。 えのロの の エのれの のじのコ 譲、。。 擁図一5で、可動壁から離れていないブ切ックの変位は、可動壁の後退量とともに増加する。4〉裏込め地盤の変位（図一7）：最下段ブロック付近で、直線型ブロックは下 1・7クの麹量（偲田）齢プ。，ク囎 卿碗量（翻部の地盤がほとんど動いていないのに対し、曲線型ブ可動勤麗覗勤後醗 ・、しロックは前方へ出ている。 15皿 15田皿一」伊一f一5）せん断ひずみ分布（図一8） ；曲線型ブロックは裏込め地盤全体にせん断ひずみの大きな領域が広がっているのに対し、直線型ブ麗変圃 翻変姻ロックは裏込め地盤上部に変位スケール凝2。 瀞ケー1レ。耐QQせん断ひずみの大きな領域 陸7鎚め櫨の魏が集まっている。司動壁の後鵬 覗壁の後顯4．あとカ｛き1曲線型ブロ 15mm 15皿mックと薩【線型ブロックでは、土圧分布や裏込め地盤の変位分布に大きな違いがみられる．これらの結果に基づ観 ひず紛細掘 1く0，1□0．5霜く1，0囲1。0≦γ∼1。5團0，1≦1く0，5㎜ 図一8ひずみ頒1，5≦r 騒 （％）いて爾者の特性を明らかにすることが今後の課題である。ノヤ一48一一ひず紛樋 | ||||
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| タイトル | 局所軸ひずみ測定装置による軟岩の微少小ひずみの測定 | ||||
| 著者 | 佐藤剛司・木幡行宏・村田健司・龍岡文夫・金有性 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 49〜52 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33412 |
| 内容 | 表示 第28回土質工、学研究発表会D−6（神 戸） 平成5年6月21局所軸ひずみ測定装置による軟岩の微小ひずみの測定東京大学生産技術研究所 正会員O佐藤剛司鯨大学生産技術礒究所 正会員木幡行宏（株）東京ソイルリサ幽チ村照健飼韓国政府調達庁金有性東京大学生産技術研究所 正会員膏綱文夫腰 各種の静的・動的荷重に対する地盤の変形は、地盤材料の微小ひずみから大ひずみまでの広鈍囲なひずみレベルでの正確な応力・ひずみ関係が得られれぱかなり正確な予測ができるようになってきた。一方、ピーク時のひずみが1％以下の剛性が高い堆積軟岩などの硬質な地盤内では、輿荷重に対して生じるひずみはせいぜい0，1％（10轡2）以下であり、このひずみレベルでの変形係数を正確に測定することが実務的にも必要である。室内試験で田遁のオーダーからのひずみでの変形特性を測定するためには、1“mの変形量とこの微小ひずみに対応した微小応力を測定する必要がある。しかし、通常の三軸圧縮試験ではこのような微小なひずみと応力の正確な測定は容易ではない。筆者らは、10遁∼10峻（微小からピーク強度まで）の広範囲なベディノグェラーを含まない軸ひずみを連続して正確に測定する方法として、供試体側面の一定の距離聞での軸圧縮量を直接測定する周所軸ひずみ測定装置（Local Defor組at iodransducer、以下L田と略記する）を使胴してきたD2蹴。今臥各種の測定上の留意点と、軟岩供試体などの比較的拘束圧の低い三軸圧縮試験や雰排水三軸圧縮試験などで、供試体とメンブレンの一体化性を保証する方法を、実験結果 1−55〔翻→とを直接調べるために、図1に示すように供試体の表面に直接標点を付けて王軸図1．写真撮影の試験とメンブレンを用いていない一軸圧縮試験でせん断開始から破壊まで写糞 標点位置60撮影を行った。写 15真読みとり装置を “E用いて正確な二標 呂。 ひ点間の軸圧縮量を 総 け計算して軸ひずみ 臣 を求め、 同時に 婁mT及び外部変位計蓉 ．イ粥畦瀞琵一∼・騨！頚論一にセメント改良土湾』訟長！．！一、＼ocal ！‘継臨＿HQT・GR−CM一）40σのの？｝＼nlea5巳「cdbソE撒NAしG廿AG墜 GU SAGAMIHARA SOFτROCK《田α』、Aεxlerrロalの 020安5田Cem摩「戚齢t￠ea曳edsa「しくly5QiしU具co縄flnod Comρresslon Tesヒ！ σc一西52kGl！cm σド10kg『ノcmoで測定した結果と比較した。図2（a） ドハ ぬぴケぼヨ ロハゆケロのご民02 04 06 08 AXiAL＄TRAINε1（％）10G臥一＿一．002 04 06 08 10 AXIAしST臼AINε雛（％）（a）一軸圧縮試験結果（b）三軸圧縮試験結果 図2．LDT・ 外部変位計と写莫測定による比較Measur ements of very Sma“ S重rai ns wi th し0τ i n tr iaxi al compress i on test on soft rock ；SAτ0，丁．，KOHAτA，Y．，TAτSUOKA，F．（InstituteofindustriaIScience，じniversi士yo”okyo），擁URATA，K、（leky・S・ilResearchCo、，しtd．），KIM，Y．S．（Civ“Enginne“ingDivisiGn，OfficeGfSu副y，民orea）一49一 60ε50しDT｝2CU SAGAM旧ARA SOFT ROCK（830）σ仁1＝36kgr〆cm∼）40σσr〆20kg耽m評のの、、EXTERNAL GL，AGEぬ江30・栖の告20室岳O IO0LDτ一等しDT｛a）αage｝0 04 G8 12墨6 AXIAしSTRAIN C量（％） （a）軸ひずみ1．6％まで50 はゐぴ一致しており、外部変位計で測CUSAGAM旧ARA σ。・＝36kgf’cm2 図3，供試体の端面条件及び定した結果はこれらから相当離 LDτのセット方法 琶40 の ほの トくて ヨロラ ／ σ1ロ1＝20kg「ノcm マれている。このことから、一軸圧縮試験と通鴬の拘束圧の下の三軸圧縮試験では、せん断初其肋、らピークまで供試体とメ ／づインブレンの間にズレがなく一体化されることが確認できる。 suredw潔、しDT轍2江o供試体端面の境雰条件が軸ひずみに及ぽす影響建 軟岩の三軸圧縮試験では、供試体上下端面の初期の平滑度5臆 10oやキャップとペデスタルの平行度が十分でないと圧密しても0一GGO2 0 0002 0004 0GO6 0008 0010これらは解消されない。従って、図3に示すように、供試体端 AXiAしSTRAIN Cロ（％）（b）載荷初期の微小ひずみ部分面とキャップとの間にナイロンメッシュとろ紙で排水層を設図4． 軟岩の罪排水三軸圧縮試験失敗例けた上．で、スチールプレートと供試体端面の間を石蕾でキャッピングすることによって供試体端面とキャップを一体化して供試体内に応力集中が生じないようにしている。この方策60CU SAGAM旧ARA SOFτROCK（C14）は、繁者が用いている供試体のキャップが載荷軸に固定され窪50ている三軸セルでは特に璽要である。しかし、供試体を三軸ぎ40セル内にセットして石膏でキャッピングした後、誤って供試σののしDTω30匡体を動かしたり、 回転してしまうと、供試体とキャップとのの間の密藩が完全でなくなる可能性が高い。図4（a）に示す試0配20『、EXTER酎AしGUAGE芝5験B30はその例である。即ち、供試体の一部分に応力が集中しσ。・需37kgflcrバ田100たため左右のLD功、ら求めた軸ひずみの差は大きくなっている。0載荷初期には、図4（b）に示すようにmト2から求めた軸ひずみσ脳、罵20kgl！cm∼／0 025 050 075 100 AXIAしSTRAi卜5C罪（％）は伸びる傾向さえ冤られ、その後に応力が集中してひずみが図5， 軟岩の非排水三軸圧縮試験結梁例局所的に大きくなってゆくことが伺える。これに対して図5に50GU SAGAMIHARA SOFτROCK 縄示す試験C14は正常に測定された例である。図6を見ると、試l／ ノ．験C i4では、線形弾性領域がはっきりと測定されているが、B30では載荷初期の軸ひずみは過小評儀されていて、かつ除荷した場合にはひずみは戻っている。このように、軟堵の三軸圧縮試験では供試体上下端の平滑度とキャップ・ペデスタ注ルとの平行度には細心の注意を払わなけれぱ’ならない。有効拘束圧が低くなる場合の局所軸ひずみの淵定 圧密有効拘束圧が低い場含や非排水三軸圧縮試験で有効拘束圧の減少が著しい場合は、LgT自身のバネカ （LDTの厚さ0，2mm，長さ98m翔でヒンジ1こかカ、るバネカは15gf、厚さ0，3購一50一一〇〇〇20 0002 0004 0006 00080010 AX『AしSTRAIN C1（％》図6．載荷初期の軸ひずみ0。01％までの比較 60のものは59gf）等 20No6aによってメンブレ 訟 ピC廿TS碧醤ASHI駄A SQFT ROCK瞬06‘50EEXTERNALインと供試体にズ 95㌧DTEXTERNAL、ノレが生じやすくな 6 のキむり、正確な局厳軸 鐙 年ひずみは測定でき 臣昏凱o㌻＝065（kgI／cm｝ の らない。 室 孟例えば、図7，8に、Ω病2Gくkgl1Gm｝〉ノ茜Ωメンブレインと供一〇4 −02 0 4 06試体の間を固定し （a〉傭差応カー軸ひずみ関係 008 0（a）軸ひずみ1％まで2015CUTSUNASHiMASOFTROCK鰻06a巌の非排水三軸圧縮試験 σ￠『蕊065（kgI／cm｝ ∈ 斜E15 σBP罵20〔kgllcm｝結果を示す。これらは、 o睾0供試体とメンブレンの間 σ 房10 のにズレが生じてmτが挿び窪 の u ぼ ト ト の 5てしまったために、供試 窪5 砿 の体が伸張したかのような 彗 o 注 3 山 ゆ挙動を示している失敗例 Q o のである。特に図7（a）では、 0 02 04 06 08 0 0 を ワ ピ バだロ ピ ロ ムロく ノ ぼき（b）偏差応カー過剰閤隙水圧関係載荷の途中で間陳水ぼの 軟岩の非排水三軸圧縮試験結果 田 図7上．昇（図7（b）〉に伴って （メンブレイン固定無し） ，15σGI蹴065（k9夏1cm㍉σ日p＝20〔kgflcm｝ 001 002 003 004 005 AXIAL STRAINεa（％） σol＝065（kgl！cm） σβP＝20（kg｛！cm｝σ06等2！涙【CU TSUNASHIMA SOF1「ROCK No6じTSUNASHIMASOFTROCK鰻Q6bCU了SUNASHIMA SOFT ROCK No6（b）軸ひずみ0．05％まで 暮08してしまった様子が良く分かる。 篭1002 04 06 08 AX篭AしSTRA見N eq（％》 AXIAしSτRAl燵Coく％｝ない従来の方法による軟意、激にズレが発生σcI歳065（kgl／cm》σBP二20（kg哩’cm2）の巳Xτ箪R属Aしの田 そこで、次の方 g 9 ひ法でこの問題点を 総江04ト り解決した。まず、 霧茜 供試体側面のL凹ヒ婁の唇宝02臨a期29G“G（緊9ξκ侃㍉Q O oσ詣065（kgllcm｝σ8P＝20｛kg「1ゆm｝ 000Q5 0QOIO OOO15 00020 ハ へし ユロハ らておきンジを取り｛寸ける 曽（c）軸ひずみ0．0麗％まで位置にヒンジより 一〇摩 0 1 02 03 04 ム ロムし でロハリ りりくつもラ図9 軟岩の非排水王軸圧縮試験緒果 （メンブレイン固定）大きめ（田mm角） 図8．軟岩の非排水三軸圧縮試験結果 （メンブレイン固定無し）に深さ2mm程度の溝を作り（図3、写糞i（a））、溝を石膏を供試体に折り返して石膏でキャッピ1（c耀ングとメンブレインのペデイスタル・ 写真1．僕試体とメンブレインの固定方法1一51一 キャップヘの固60定をして、ヒン 50ジとLDTを取り付ける（図3、写真1（d〉〉。以後は従来行っている10σω30の密易20ii…蜜電o同様の操作方法o力くよりイ賎い場盒・00020 AXIAしSTRAIN Cn（％）（c）軸ひずみ5．0§2％まで15CUγSUNASHIMA SOFT RQCK No5ンと供試体を固法による拘：束圧 OOOO5 00010 00015CUTSUNASHIMASOFτROCKNo5E体を固定した方譜150≧1000ブレインと供試 015 0 （a）軸ひずみ1。5％までいてメンブレイす。また、メンε鵬昌x＝320DO（kgf／cm2） AXIAL STRAl糠C“（％）隅種の試料を絹縮試験結果を示 0 G 0 05 10 図9に、図7，る非排水三軸圧σ日P罵20（kgrlcm㍉ 記誌8と同じ拘束圧で定した方法によσロー＝0331kg晩m㍉ う σ06 の の 凶 匡04 一 の 琶 壁02一40三軸圧縮試験とである。CU TSじNASHIMA SOFT ROCK No5 薮08薮σoり ．ノ爵E が“ノ2δ10 岬，，．／鐸のの山の縣田縣 の 5一 50の告蜜 σじ閣刃033〔kgllcm2》 σ。P＝2G〔kgllcm2》茜Ωσ。−隔033〔k91！cm㍉σ9P置20（kgf！c隅㍉琶崔記0o004 005o OO1 002 003 AXIAしSTRAIN E〕a（％） （b）軸ひずみ0．35％まで 0 0 01 02 03 04 PORξ〉VATεR PRESSURE△u（kgl！Cm2）（d）偏差応カー過剰間隙水圧関係 図10． 軟岩の非排水蕊軸圧縮試験結果（メンプレイン固定）（σ。』0．33kgf／cm2）の罪排水三軸圧縮試験結果を図10に示す。これらの結果では、二つのLDTによる軸ひずみに大差はなく、LDTによって局所軸ひずみが精度良く測定されているのが分かる。特に圧密拘束圧が葬常に低い場合で図10（d）に見られるように閻隙水圧が上昇しても、供試体とメン’ブレインにズレは生じていないことが分かる（図10（c））。 また以上の結果は、L研を尾いて測定した局所軸ひずみと外部変位計で測定した軸ひずみを比較すると、供試体の上下端面でのベッテイグエラーの影響は極めて大きく、通常の外部変位計による軸ひずみ測定方法では真の変形係数を著しく過小評価することを示している。さらに、図6，9（c），10（c）から、しDτにより測定した結果では堆積軟岩は軸ひずみ約0，001％以下では線形弾性体である。まとめ（1）軟岩等の硬質供試体の三軸圧縮試験では、供試体内に応力集中が生じないように供試体とキャップ・ペヂスタルとの平行度には細心の注意を払わなけれぱならない。（2）遅常の拘束圧の下ではせん断初其肋・らピークまで供試体とメンブレンの聞にズレがなく、供試体側面でLPTによって局所軸ひずみを測定しても問題はない。（3）有効拘束圧が9．3k§f／cm2程度以下と低くなる場合は、供試体とメンブレインの間を圃定してLDTを設置するべきである。参考文献1）渋谷 啓・龍岡文夫・後藤 聡・佐藤剛司・金 有性（1990）：各種室内土質試験における微小ひずみ測定システムーその1三軸試験、地質と調査、通巻第43号、60−64質。2〉G・セo，S．，τatsuoka，薪．，Shibuya，S，，Kim，Y−S．andSoto，マ．（1990〉：Asimpiegau§ef・rlocalstrai義measure凱e轟tsintねelabDratDry，S＆F（accepted〉．3〉渋谷啓・龍岡文夫・スポットテイチャフォラシンスクン・安部文洋・佐藤剛訓1990〉：各種室内土質試験における微小ひずみ測定システムーその2、地質と調査、通巻第44号、57−63頁。一52一 | ||||
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| タイトル | 高分解能・高トルクモーターを用いた多機能全自動三軸試験装置の試作 | ||||
| 著者 | 大森壮一郎・澁谷啓・三田地利之・本田章人 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 53〜56 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33413 |
| 内容 | 表示 第281亟土質工学研究発表会D−6（神戸） 平成5年6月22高分解能 高トルクモーターを用いた多機能全自動三軸試験装置の試作北海遵大学工学部正会員 澁谷啓・三田地潤之北海道大学工学部学益員○大森壮一郎・本田章人 手動ハンドル1）多機能全自動三軸試験装置の開発の動機 ＼ 三軸試験は地盤材料要素の応力・ひずみ・強度特牲 一閨襲 高脇度・高卜砂 モ齢タ齢を求める試験として、地盤■学分野の実務・研究で世 灘装置礫プ｝くロードヒ助⑫軸変位（弗撲触骸位計1⑪体租変化櫨E計｝￠郡隙体旺募的に広く用いられている。ところで、我國における（翰セル籏王，軸試験装置は、主としてO。秘以上ひずみでの単調載 一ルネジ 磁流アン荷時の変形・強度特性を求めるためのr①静的三軸試 交流プン （診 ⑫ ⑪ （妻 ⑤験装置」と撲以下の微小ひずみでの繰返し変形特牲を求めるためのr②動的（振動）三軸試験装置」に大別され、ぞれぞれ珊個の試験装置として存荏している。図1段 新装置システム構成ところが、求める材料の物性に応じて2つの異なる試験装澱（①と②）を期いる必然牲は全くないように思われる。むしろ最近、一つの試験装置で広い範囲のひずみレベルでの単調および繰返し載荷時の変形・強渡特性を求める必要が認識されてきた。例えぱ、i）繰返し載荷試験でのG・、γ関係をIla！di距敷nevich の双曲線関数1）で定式化する場合、規準ひずみの算定には供試体のせん断強度が必要であること、ii）軟岩、洪積樵性土および砂礫、等の比較酌硬質な材料の単調載荷試験では破壊時のひずみが小さいためG、1％以下の微小ひずみでの変形特性が重要であること、iii）単調載荷試験において0、OO獅のひずみレベルでの弾性係数のせん断応カレベル依存性を調ぺる目的で、単調載荷の途中に微小ひずみ繰返し載荷を行う試験がしばしば行われるようになってきたこと、等が理由としてあげられる。この背景には、繰返し載荷時のせん断剛牲率のひずみレベル依存性を微小ひずみ図1b 新装概写真を測定する単調試験からある程度艶握できること2）がある。高性能油圧サーボを罵いた三軸試験装置では、上述のi）∼員i）の試験が可能であるが、一般的に購入2〉多機能全肉動三軸試験装置および維持コストが筒く、載荷および制御装置が三軸 柚性土の実験のために試作した新装騰を図1a、図lbセル本体と比較していかにも亜大である。に示す。軸変位あるいは応力載荷には、高精度・潟トル したがって、コンパクト、安価、安全、取扱いが比クモー外（商品名ニメガトルクモーター、（株）R本精工製）を用較的簡単であり、①と②の澗方の機能を翼備した三軸いている。この種のモー外を繰返しねじり試験機に用い試験蓑置の開発を試みたoた例はこれまでにいくつか報告されている脳）。使雁Develo罫me織tofmultiイunctiol1，fullyautomatedtraixialapParatusbyusingahig卜一reso三ution，h玉gh−powe稀otor；Sぬib装yaS．，擁itac卜iT．，OhmoriS．andllondaA，，Depar亡皿entofCivi1Engi“eering，llokkaido U装iversity．一53一 したモーターの位置決め分解能は、一回転（360。）を409・O5cm、高さ10C田）の微小な軸変位は、供試体の上部キ樽GG分割するので8．8×m略（αegs）である。さらに、所プ薩上で葬接触型変位誹により測定する5）。直流アン定の軸変位制御分解能を得るために、ゼロパフクラフシュの減プで信号を最大隈に増輻した場合の軸ひずみ測定は0．連機（商論洛：ハーモニプクドライプ、（株）ハーモニックドライプ000隅（1×10略）である。システムズ製）により1バ60に減速している。また、モー外の圏転運動を鷹線運動に変換するためにゼロパフクラ7シュのスプライン｛マ1きポー1レネジ（容壼t：300kgf）を使腿し、ポールネジ3〉粘性土の繰返し．および単調載荷試験 室丙練り返し翼圧密カオリン撚出 およぴ八郊潟沖積の一回転が10m醗の軸変位錐となるように設言iしている・粘性土地盤力・ら採取した不撹舌Lを用いた繰返し載荷試また、モーターの圃転連度の設定範囲は、0．0045∼4．5ゆs験を行った。試料および実験の詳継は、それぞれ文献である。したがって、6），7）を参照されたい。㊥軸変位分解能 図2は、ひずみ制御の三角波を用いたカオリン紬土の （隻／4GgOO）×（i／童6Q）×10＝1、53×10F7（mm）繰返し載荷試験（設定周波数O．HIZ）での載荷波形およ㊥最小および最大軸変位速度び以テリシスかプの例であり、以下のことが分かる。 0．0045×（1／160〉×IO＝2，81×iO需4（m瞬sec〉主）10−5∼IO噌の広い範囲のひずみにおいて、所定の腿 4．5×（1／160）×IO＝2．81×10榊蓋（mm／sec）波数および片振帳繰返しせん断ひずみγSAが得られて軸ひずみ制御の三角波を照いた繰返し載荷時の性能をいる。鉱）各ひずみレベルにおいてひずみの反転時における時表1にまとめている。間遅れはほとんどない。iii）せん断ひずみのピークとせん断応力のピークの発表玉 各ひずみレベルでの設定可能周波数片振幅（mo｝〉 d最小周波数（llz）最大癬波数（llz〉 ∫瞬n f田axO OOI（IO喝ひずみ）0 0703i0、Ol （iO略ひずみ〉000了031現は一致しており絢者の測定に時闘おくれがないと考えられる。iv）10づ、’m紹の広い範囲のひずみにおいて、等価せん了O．31断剛性率Geqおよび履歴減衰係数巽が求まる。O l （IO唱ひずみ〉l G （IGぞひずみ）G OOO了031O「00GO7031了「031本実験（せん断ひずみ制御）では、γSAが10刈のレベル付近（図2c〉で伸張鍵のせん断応力の最大値が圧縮0．7931側のそれと比較して小さい。これは通常のτの振幅が00了031圧縮と伸張で岡じである応力縦鋤試験において伸張側（注〉ひずみは、供試体高さを10舳阻と仮定した場合の値のひずみが相対的に大きくなることに対応している。 また、軸力載荷時の反力はセル内の4本の支柱で支 図3および図4は、岡じく等方圧、密したカオリン粘える構造となっており、装概外部の反力板が不要であゴニの結果であり、以下のことが分かる。る。セル上部の載荷部分の総重鍛は馬kgfであり、従来i）有効掬葉圧σ駒cを変えた各試験において、γs＾が4×の三軸試験装置と比較して3ンバ外および軽量であるの紛鱒以下でGeqの催は一定となる。この値を蝋，．とする。が特長である。供試体のセッ1・時には、最上部の手動H）γs＾q×m鱗の範囲で、Geqおよび勧の値はそれぞれハンドルを回転させることにより、モー外の電源をoffにしほぼ一 定となる。た状態で戦荷ヒ。ス1ンを上、下させることが可能である。 モーターは、RS232Cを経由してドライプユニァトヘ各種3マンドiii）σ短の増加につれて，同じひずみレベルに対するGeqの値は大きくなる。を送ることにより駆動する。すぺてのアナログデ凶は12ピiv）正規化したG・q／G陥、・∼γs潤係は周波数0ほilzの試汁の同時サンブ砂グ機能を有するA／躰㌧ドによりデジタル験に園しては一本の薩線で表される。データに変換されハ。ソコンに収、録される。したがって、軸力v）周波数G、0紺zの試験では、O。田zの試験群に比べてひをカードパ7クすることにより、変位制御の試験ぱかりずみレベルによらずhの緯が極端に大きい。でなく応力鰍御の試験（例えば、Ko圧密、正弦波によこれらの知見は、繰返しねじりせん断試験で得られたる繰返し載荷、等）も可能である。Geq，h∼γ駄関係の掬束圧および周波数依存性と全く岡 軸力測定用ロードセ規まセル内部にあり、供試体（直径様の傾晦である（文献6参照〉。一54一 lx10”51又竃o凸国O−215G 2へ’ i l、トな 萩 『o蝕 《 宰トb G臣虻夢7籍o o I l l I l‡， 設雛iレ01トセ一2藩犠， 17』二・31《雛o』一5導宰事 股定紐1P鵜o蝕擶侵申 l昼o襯z 一辱−50σ2o 沿20 300 10 20 30 時研qsoc｝ 時闇ヒ｛5cc》嚇醗買50clの鼠邑へ、曽竈く宰悶2低己只逗蓬く−4酔ρ1多52宰署。蓉。『く ， 7μ咽駐×10』5γ州5囎’10 田 2q 3，ぎ〆宍P曽当 1㎜ 一トー霜く OQQGQ2 0 1G、，鶏523M％G咽一50，4MPah−329覧h章024％γ』一］4くロ伊γ』哨μ睾o『せん断ひすみ 紋 珀 猫 く 宰せん断ひずみ7勘oro、0100せん断ひずみ7駄G貞一33購Po一2h階246㌔7“iagzlo肚膵2，4図2臼図2 図2b図2cカオリン祐止の繰返し載荷試験での載荷波形およびヒステリシスループ 繰返しねじりせん断試験との蔭接の比較を図5および 図7は、繰返し載荷を受けたカオリン枯土供試体図6に示す。一次元的に予圧密した試料を予圧密応力の（pre−strainedspecimens）の鞠織荷試験の結果で2倍まで等方再圧密したカオリン粘’土を・用いた同様なある。図中には、別途行った繰返し載荷を伴わないい実験の筑較（図5）において、両者のG。，∼γsA関係はわゆるvirg珀供試体の結果も示している。両方の試験定量的に良く∼致していると琶えよう。しかし、履歴減衰に灘しては、ひずみレベルに依らず三軸試験の結果が、ねじりよりも大きい。この違いが本質的なものかどうかに関しては、試験装置密体の減衰、ベディングエラーの影響、等についての検討が必要であろう。一方、同一地．鳶のほぽ問じ深渡から採取した正規圧密状態にある2つの不撹乱試料を用いた三軸試験とねじにおいて軸ひずみ載荷速度は0・0嬬／額nで共通である。繰返し載荷による密度の増舶と繰返しせん断ひずみ履歴の影響により岡じ圧密圧力においてpre−strained供試体がvまrg1喉試体より酵む嗣鍍が増加している（図7a〉。ところが、有効応力で定義した破壊時の摩擦角は両者で一致している（図7b）。これらは、弛の実験の傾陶と同じである（例えば、文献6）。望り試験の比較（園6〉において、爾者のG。、∼γ，A関係0 1ヤは良く一・致している。また、れ∼γs＾関係はγSAく王×o欝測置毯ぐ10司の領域において三、軸での鮭の値が小さい。これは、載荷波形の影響であるかもしれない。いずれにしても、題鞭三軸試験とねじり試験の結果は良く一致している。裂⇒繋周 ／△ 健！⑳∼o ／ ＼＼ 〆4 ＼ ／ノ鴻辮翻置駿鍵卸題灘 図4 G。畦／Gm．．一γSA関係（カオリン枯土） 鍼 ム∼△ ＼／A4、壕》…響△30。001＼ 片振幅繰返しせん断ひずみ7鉄 ム『鋪穿）鴇、1・一5 1・一4 1。一3 コ。一2 03電IOO瓜o 、．宰O、5G。q∼γ騒関係に関しては、2っの粘性土試料において焦 合愚 陥0姻 ＼4）まとめ 地盤材料の広い範囲のひずみレベル（0、0伽％∼1脇〉む10−5 10−4 10−3 10−2 片振帳繰返しせん断ひずみ知 園3 G。q一γs＾関係（カオリン粕土）0での繰返し載荷時および単調載荷時の変形・強度特性がひとつの供試体から求める得る多機能な三軸試験装置を試作した。本装置は、従来の三軸試験装置と比較して・多機能・安価・安金かつコンパクトである。静一55一 的単調載荷試験しか経験のない若手技術者・学生が、 300 σcg冒400kRa ＿＿一一一一一一一｝｝一微小ひずみでの繰返し載荷試験が決して特殊で難しい店試験ではないと認識されることを期待する。ε200∠ ノー一一’一一｝“一｝一19 ，／ ＼σc’一200kPa ＼〆’げ”＼邸 〆 σc 貫300kPa ／ σc『 罵300kPa謝辞1図7のカオリン粘土，virgin供試体の実験データは、本学の福細文彦助手および古川章慰（学部生）が’彦一一一下π一““一一㎝一秘只唯OO イ／ σ。漏200kPaア ーpre−s象rained virgin懐樹得たものである。記して感謝します。o図7a ≦o 圧縮ひずみ εa（％）単調載荷時の応カーひずみ曲線（カオリン粘土）600M司26蓬 hα一・が．／ ＼本装置 ＿訊 ＼o x−x．一一一×’ 0 0 10−5 噛04 10−3 10−2（prestrained＿400偲臨 specimens） 片振幅繰返しせん断ひずみ，γ駄I 図5 ねじり試験結果との比較（カオリン紘土、）bb 従来型箪、軸＼ 鰍g緬．黎蜘）縫σ 200琶o 1ヤ Ψ 、， 八郎潟o得輩 o≦調薩 嶽 σ嬬’ ｛kPa〕 紅髭彫 f（Hz〕癒 騰 団臥1副 301 三角 OI・ミ0．5 餌 ！orsionsh6ar 373 疋弦 05宰 驚駆 005幽馳 鰹ぺ 攣 げ 0 200 400 600 P。（kPa）図7b 単調載荷時の窟効応力経路（カオリン祐土〉⇒留緊 O o聞0−5 104 10−3 10−2 片振幅繰返しせん断ひずみγ駄 図6 ねじり試験結果との比較（八郎潟不撹乱試料） 参考文獄1〉 Har〔iin B．0． and 茎）rnevich V．P．（正972）：Sぬear 緯odulus a【1d damping of soils： design equatioas a目〔董curves， Jour． of the SMF 【）iv．， Proc． of ASCE， Vo1．98， No．S雇7， 667−692．2） Tatsuoka F． and S恥ibuya S、（三99夏）＝ 【）efo】rmation character主stics of so主ls aI】d rocks from fieldand laboratory tests， Proc． of gth A衆C on S醒FE， VoL2， 101一玉70．3）和田黄郷・ヨ、宅達夫（1990）1動的中空ねじりせん断試験機の試作とその特挫、第25醸土．質工学研究発表会、723−724頁。4） Pradhan， T．B，S．（1992）：personal com田睦nications・5）Kokusho了．（1980）：Cyclictriaxia工testofdynamicsoilpropertiesfor瞬destra狛range，Soilsa“dFo哺datio駐s，20−2，45−60．6〉畠越貴宏・三、野秀作・澁谷啓・三、瞬地利之・福田文彦（1993〉：ねじりせん断による柚性土、の葬排水繰返し変形特性に及ぼす諸要園の影響、第28回土、質工、学研究発表会。7）澁谷啓・中島雅之・細野高療・荒川哲一・井口弘・IB中洋行（工993）：いくつかの沖積紘性土、地盤のせん断剛性率一その2室内繰返し載荷試験による測定、第28回土質工、挙研究発表会。一56一 | ||||
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| タイトル | 応力－ひずみ曲線の相違が地盤の変形挙動に及ぼす影響（その２） | ||||
| 著者 | 吉岡清智・北誥昌樹 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 57〜58 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33414 |
| 内容 | 表示 第28回土質工学研究発袈会（神戸） 平成5年6月23Ei−3応カーひずみ朗線の相違が地盤の変形挙動に及ぼす影響（その2）運輸省港湾技術研究所正会員 北諾 墨樹 同 上羅会員○吉岡 清智玉。まえがき 遠心模型実験は、実物規模の地盤と縮尺した模型地盤との応力の相似性を瀧足させる実験手法である。 しかし、模型として作製された地盤は自然粘土に比べると若い砧土であり、自然枯土地盤に存在する皿，次圧密やセメンテーション等、いわゆる葬代効果を再現したものではない。最近、高温再圧密粘土が庫代効果をもっ自然枯土と類似の力学挙動を示すことが報告されている1｝。そこで、筆者らは高濡再圧密した粘土（以下「高温枯土，」）と室温再圧密した砧土（以下「室温糖土」）とを用い、土の応カーひずみ曲線の根違が、模型地盤の変形・破壊モードに及ぼす影響について検討を行なっている。本報告では斜掘地盤の破壊実験2｝に引き続き、鉛直載荷での支持力実験を実施し、その結果について報告するものである。2． 番莫二竪圭嵐墾鑑イ乍製と実験方法 弔いた装鐙を泌一1に示す。、試料容器は幅50cm、高さ35cm、奥行き組c鶏の鋼製のものである。容器底部には支持層および排水層となる砂膚を作製し、禽水比120％で真．空脱気しながら撹拝した横浜 変位計一鉛直載荷装溜大黒結土（G＄＝2、689，WL＝78％，1￥P＝32％，IP二46）Dを投入した。 r高温枯±」は、水温70℃に設定した水槽内に容懸ごと入れて ロードセル摸型基礎縢密し、 「室温紬土、」は実験霊内（約20℃）で圧密を行なっている。また、圧密圧力はいずれのケースも100kgf／c凱2としている。㊤vのκ！ L旦．」 ％撒圧密終了後には、模型地盤の前面にマーカーを配置して、実験中 B・70融い96oω 礒＝10kgξ／cm2 載荷は遠心装置の撫速度を徐々に増加させて30gで一一定とし、模型地盤の中央部分を鉛盧に載荷して地盤を破壊させた。使糀し 砂 層た載荷装置は変位制御のモータージャソキ式のもので、載荷速度50＼，寸の岡 横浜大黒粘止の変位・破壊挙動を随時議灘し解折できるようにしている。」は16㈱／順nである。載荷膨ソドの先端には荷重を言’1測するための（単｛立：cm）図一1 実験装置概要ロードセルと模型基礎（B＝7。Oc鵬，1、＝9，6cm）を剛結しているoなお、基礎底面にはサンFペーパーを貼り底面糧の条件にしている。 I o3． 「高温櫓土」と「蜜湯枯土」の挙動の対比 高温脹密一一一室5黒圧密 ①一軸圧縮試験結果 E 季莫型地到建｛乍製と並 予して、 腿じ条｛牛下で供試｛本をf乍製 堂／ 、 、、 ＼ 0、5一し、一軸圧縮試験を行なった。この時の応カーひずみ曲 b線を図一2に示す。r高温粘土」の方は2∼跳の比較的小 ノ1さなひずみで明瞭なピークがあらわれ、その後応力は徐々に低下している。一方、 「室温粘出」は3∼嬬のひず O oみで応力が一定となる傾陶が見られる。また残留強度は、 5 10 ε （％）繭者ともにほぼ間じイ疸となってL、る。騒一2一軸圧縮試験結果15礒e封ffedofDlffelentS柱ess−StrainCha！・acteIicticsoR働eBehavlol・of theG蓄ou註d（酎o、2〉絹ta別me，赫、andYos瞬oka，K、，Port aadllabo経r Reseaτc甕Institqte，Mlnistryof lmn鱒侃t一57一 ②荷重㌧沈下曲線の対比5 模型実験から得られた荷重∼沈下曲線を無次元化し一一一案温旺密て図一3に示した。縦軸には、載荷圧σを粘±の非排水 高温旺密4せん断強度Cuで除したもの（σ／Cu）をとり、横軸には沈下量Sを基礎1隔Bで除したもの（S／呂）としている。この時の粘土の非排水せん断強度Cuは、両者ともに一軸試験より得られた残留強度を綱いている。 「高温粘土、」は小さな沈下で明1瞭なピークを示し、∈25／／／曾b 2その後急、激に載荷圧は低下しているoそれ以後は沈下が増加しても載荷圧はあまり大きな低下を示していない・｝F方、 「室温牽占ゴニ」では5浅撰f圧力ざピークに達しナこ後も、急激に低下することはなく、ほぼ一定の値を示0O iO 20 30 40 50 60 70 80 S／8 1ツo） 図一3荷重∼沈下曲線していることが分力》る。4．模型地盤の変形挙動の対比 r高温姑土」と「室温、貼土、」の変形挙動の違いを図一4、5に示した。図は摸型基礎を3cm載荷した時のの状態である。 「高温紬土、」の方は、基礎の左下のマーカーに破断が見られる。その左鰐のマーカーもごく狭い、範囲で急激に繭がっていることが分かる。 しかし、地蓑面付近の地盤はほぼ一体として左右に移動していることから、せん断ひずみはほとんど生じていないものと考えられる。一方、 「室温枯土」は基礎磁下の地盤に圧縮による変形が翼 られる。その俺の地盤では局所的に大きく変形している領域は兇られず、全体的になめらかな変形が生じている。 一軸試験の応カー一ひずみ曲線からも分かるように、 ド高温粘土」はひずみ軟化性を衡している。そのため、図一4に示したように破壊がごく狭い領域に集中し、すべり面が生じたものと考えられる。一方、 「蓋潟粘土」はひずみの進行とともに強度が増胎するひずみ硬化性を有しているため、局所的な破壊は生じず、破壊が地盤全体に広がったもの（國一5）と考えられるo 一一一一変形醗 「『㎜㎜「 r一一一一r 変形後 I I グ ／／7／／＼＼＼ミ＼一 7矛7．7一バモ＼ξN￥ ■ ／／／ ハ ＼ ＼＼ ＼ 7／／／／へ＼＼＼＼ ／ ■ ／ ＼ ＼ 、 ノ／〆か＼＼＼＼ ／ ン／ ＼ 楽 グ グ グ グ図一4 地盤の変形挙動（高濫粘土〉図一5地盤の変形挙動（室撮装土）5．あとがき これまで斜面実験と支持力爽験を例に、癒カーひずみ曲線の欄違が地盤の変形挙動にどの様な影響を及ぼすか検討してきた。今圓は変形挙動の定性的な検討であったが、今後は地盤中のひずみの状態を解析して定盤的な挙動の把握を行なうつもりである。6．参考文献1）土田ほか：高濫再圧密による海成粘土の年代効果の再現， 港湾技術研究所報告第28巻第圭号，1989，32〉遠藤ほか：応カーひずみ曲線の棺違が地盤の変形挙動に及ぼす影響， 第25劉土質工学研究発表会，1990一58一 | ||||
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| タイトル | 粘性土の強度・圧密パラメータと有効応力に及ぼす撹乱の影響 | ||||
| 著者 | 正垣孝晴・三原政治・木暮敬二 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 59〜62 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33415 |
| 内容 | 表示 第28回土質工学研究発表会D−6（神戸） 平成5年6月24精腔土の強度1圧密パラメータと有効応力に及ぼす撹乱の影響 防衛大学校 ○正壇孝晴・三原政治・木暮敬二1．はじめに 強度・圧密ハ。ラ距タの統計的性質に及ぼす撹乱の影響を検討するため、乱れの程度の異なる粘性土に対する実態調査1）と一連の実験的検討2＞を行ってきた。そして、各種撹乱要園やその程度の差が強度・圧密ハ0ラ距タに与える影響を定量的に曝らかにしてきた。しかし、 これらの研究では、撹乱現象を供試体内部の有効応力変化と対応させて統一的に解釈できる段階には至っ120ていない。本研究は、このような観点から自然堆積 GΦ ∼∼く、士の強度・圧密特性と有効応力に及ぼす撹乱の影響￠ 黛珂 ○：桑名①一 《 ①：桑名②80を実験的に検認したものである。鎌2．｛共試土と実験方法潔 供試土は、北海道静内晦と浦安市、尼崎市の臨海観蜀部GL、一（3∼25）mの深度から採取した乱さない沖積粘ρq g9汐 。：羽田① oo 《：羽紹② 凶 ゆ 臼：潤田40性土である。図一1は塑性図である。桑名、羽田、川0田の従来の粘性土3）を含め、調登地、Ipともに広い 臼．＿ノ0、〆 O l尼崎 ▲1静内 o：浦安50 100 200三50 液性隈界㌦（脇）範闇の土を対象としている。チューブ内径に対し騰 図ヨ塑性麟嚢積比が0．95，0．9，0，8，0、7となる4つの試料変形装瓦．2置2》をチューブ刃先に装着して試料を押し出した。その結果、不撹乱試料（面積比1）と、練り返し±を含めた翫れの異なる6種類の試料を準備した。本稿では、0．葛これらの試料を面積比に応じ、それぞれA（面積比1）、B（同0、95）、C（岡0、9）、D（同0、8）、E（同0、7）、F（練り返し土）と呼ぶ。試料は、A∼Eの順番にそれぞれ長さ 左込駄 らも △ ・・㈱①iM麟 ご＾偽①嶋I1σ0．4 I8cmに押し出した。各試料片からは、高さ紘c組、直径轟c島8憶Q皇① id6c旧の圧密試験用供試体と、h3、5c舶、dl．5c瓢の一軸底0縮試験用供試体（S供試体）が（4∼7）個準備された。したがって、一軸圧縮試験のξ、は（4∼7）個の試験結果00．4 0．8 1．21．6 c。比の平均値である。一軸圧縮試験は、携帯型一軸圧縮試験機4）で老＝1％痴i義でせん断した。また圧密試験は、：文献2》の範囲 醗』召 図丑 弔比とCo比の関係1．2JISA1217に従った。 一軸鷹縮試験の供試体に薄するせん断前とせん断中の聞隙水圧の測定ならびに∼は、文献7と同様に行0．8なった。q、は15％以下の軸ひずみに韓する最大応力か 繋ら求めている。これらの一連の実験では、 S供試体を、」用いている。d3。5c顎，嘉8蜘の通常サイズの供試体とS ゆ I0。4 Q Ogo供試体に強度・変形特性、発生する間隙水圧に差がないことは胴途確認している4）・7）。》 。 1 鰍2》の鯛03。試験結果と考察00。4 0．8 ！．2 3、1強度・圧密パラメータに及ぼす撹乱の影響 P。比 図一2，3にξ、比とCc比、Pc比の関係を示す。これら 図略 ξ、比とp、比の関係1．6”E￡fectsofsa礒ple6呈stufbanceo琵stre難gth−consolidationparame宅ersa総e董fectivestζessofsoftc圭ay”，Shogaki，T、，Mi盤ara，赫、，Kogure，K、，（Nationa1Pefe擁seAcademy）一59一 の図には、日本各地の糟士に加え、 表ヨ図一4，5，6で騒il・vic，R・ehe1妨の実験を離嫉する記号の刷、。1 ぽ ず ぼ 0 8 ㊦ 1理したデータと現地の実態調登結 記号 試料果の範囲2〉を併せて示している。 o 桑名①今回の実験と従来のそれは、調套 o 桑名② 駅・蓬…灘灘 10需三地やlp、撹乱要因とその重ね合わ 羽田① 8せの方法が異なるが同じ傾向であ 羽賑②9幅 o。 ： 川田る。ゆの 尼崎 10弓 8・ a）過圧密領域 ・ 図一4，5，6は、それぞれξ、比と砺 静内．幽g l I比、翫比、k比の関係である。表穫 浦安00．2 0．4 0．6 0．8 i、0に図過，5，6で用いる記号をまとめて示す。e．比、組．比、k比は圧密荷重が過圧密領 憩 互、比 o の o 偽 l の域か正規圧密領域にあるかで、乱れに対する挙動 o ① O I ご ゆ 6》 凸o lが異なる2〉ため、この2つの領域に分けて整理し① 訳 LOている。正規圧密領域に藩目すると、C。比、隣比、ひロに で麹比は可、比の低下とともに小さくなる。 そして、 碍0 8一，☆難麟 ぎ8ρo鹸 。 ①⑨9 3翻 lC。比、p。比と同様に本研究で用いた試料は、従来陰遡 0．1 09のそれと同じ傾向を示している。すなわち、本研 o ① o o o l究の供試土に対する有効応力に及ぼす撹乱の影響 8 b）欝磁領域：B①●巳3 … 9 1 0 0 のの結果は、調査地、塑性、地盤強度の異なる他の 〔）．0工o粘性土に繋しても嗣じ扱いが可能であることを示0．2 0．4 0．6 0．8 1・0している。 耳、比 1 図叫 c．比と再、比の関係3。2祷効応力に及ぼす撹乱の影響 io2 供試体に残留する問隙水圧の最大値u．（max）を測a）過圧密領域o定した後、同じ供試体を胴いて間隙水圧uの測定を伴う一軸圧縮試験を行った。図一7は、尼崎粘土のT−4（GL．一19。4粗）に対する結果である。ひずみεの慧』騰 麟融増大によってuの絶対値が小さくなり、応力σがピークに逮する前に上昇に転ずる傾陶は総ての供試①体に共通である。試料の乱れが大きくなるとq、， ！o−1E50が小さくなり、それに対応してFOのu値である恥（max）も小さくなっている。 lo辺 図一7のデータを用いた有効応力経路を図一8に示0 0．2σの最大値の点）で破壊している。このことは、 き … … … ま の自然堆積土の乱れが有効応力原理で説明できるこ①とを意味する。藩…婁羅麟騨 図一9は、圧密降伏応力p。、士被り圧g．、u，（伺ax） 最 ユ．0を深度zに対してプロットしたものである。図弔に 彦は、過圧密比OCRとu．（max）／p。値を併記している。 ① ● 1① 1㏄Rが若干大きめの値であるが、調査地は、約40年 ラ も）正摸圧密領域1 1前に10m程度の埋立てが完了し、この荷璽による圧（13，7∼33．9）％の範囲である。原地盤でσ1』Σo0．2 0．4 0．6 0．8 1，0 蚕。比ρt’z＝p．，σ3』k。p．で圧密された粘土を機械的な一60一0．8 三、0 qu比す。C∼Fは脊効応力に基づいた破壊線上（矢印は 鶏密も終了した正規圧密地盤である。U，（蒲ax）／p．は、 0’10．4 0。6 図一5m．比と可、比の関係 103102 … … β O I ゆ ら ド！01。 象④①a9。①り 1訳責…了瞬議｛；撫謁 100□lo玉①潔oo qゆoも鞠熱鰻轡…1貿離 ㍑ご8・響i！04io酋2磁母 90 b） 正輝圧鑑領域00 0．2 o0a） 駈密領重或o三〇幽30 0．2 0．4 0．6 0．8 1。00．4 0．6 0．8 1．0 鳶攣比 頁u比図略 k比と奪、比の関係160撹乱がないようにして大気圧下に取り出すと（σi凱σず0）、試料に発生する負圧uは次式（1）で与えられる。曾i20ミ u＝一k。Pv率As（一Pv＋藪。Pv） G）髪 ，①一④一・一。・岬醐Db 80したがって、応力解放のみを受けた供試体（完全試料）中に発生する有効鷹σpぎは一uに等しく次R遊 40式（2）となる。σps’＝Pv｛裟。÷As（1一設。）｝ ノゆ ゆ ／㊦／Φ。，。。〆 ！o ，o1o ① ！0〆O ①！ 〆の ．隼％一。1o ①・oo①メ》｝ 幽嫌／0（2）0距A＄聯0、2，ko鵜0、5と｛反定すればσps』O．6Pvとなる。zI＼実際に採取した試料の有効圧σポは、機械的撹乱を受けているためσ．s’より小さくなる。サンプ田ラーから押し出した蕉規圧密土に対し、Laddら8）、煮太園9〉は、p。のそれぞれ10％，20％のσs’を報告し趣ている。尼崎粘土の場合、図一8のφ，判0。を用い護るとko＝1−siaφ’≒o、35となる。As簿o、2を仮定す ○：A ’ ・電 m：C6 Φl D o：E ゑ：F8臼oれば、σ．s’≒0，5p．となる。塑性の低いT−2（GL．一 2 4 6 8 10 12 14 王6 ひずみξ（％）17．舳，i騨≒30）のσs’緬vは1鱗と他より小さく、図一7 応力・間隙水圧とひずみの関係（㍗4）σs聾は塑姓や応力履歴等の影響を受けるが採取試80料は完全試料の50％程度の有効圧を持つことが分かる、上述のLadd，太閏らの値と比較しても、機械的撹乱の少ない良好な品質を持つ試料と推察さ籔60蕪o＝A臼：C③：Pの 駐畠 Fれる。 図一10は、試料Aに対する各試料のu，（膿ax）比と＞ 破壊点 ＼／ズ， ）σ、比の関係を示したものである。ζ、比とu．（舩x）比には、正の関係がある。睦、（離x）比は乱れの程』度が同じであれば、T−2，4でノ1＼さく、T−10（GL、一25．4m）で大きい。これらの差は、OCR，lp、p。等の差に起因したものと考えているが、詳細な検討は0 20 40 60 80 工00今後の課題である。しかし、図一mを概括的に見 （σ、牽σ3）／2−u側／m2）ると、ξ、比とu．（瓢x）比はほぼ111で対応している。 図一8 有効応力経路（丁縄）一61一三20 このことは、撹乱によるq、の変化は、供試体内16 【】：OCR（13．7〉 碧V 【2・7】部の有効駈（冊，（max））に支配されていることを示している。そして、採取試料のu．（司ax）を測定することで、撹乱による強度・圧密パラメータ薦 20↓の定量的評価が可能であることを示唆している。4．おわりに（溺）＼【ゾ翼 24縫 S供試体を用いた場合、暮．（胴x）は数分程度で測定できる。また、セラミックディスク系の脱28気が十分であれば、縫，（max）は20回程度の反復測⇔：彗『（鋤ax）／Pv（％）o：Ur（m辰x）△l Pc定（玉0時問程渡）が可能である。今後、調査地、O lp、撹乱要因の異なる試料に対するデータの蓄！OO 200 300 400 500 600 圧力P（kN／m2）積によって、採取した試料の撹乱の程度を定量 図一9 圧力と深度の関係的に評価するシステムを構築したいと湾えている。工。2 u，（max）の測定法についてご指導いただいた㈱中部地質の阿部廣史氏に深謝申し上げます。 『無1．01遣（参考文献） onstreng捕andco註solida雛on，Proe，o至 9t熱AsianRegl onalCo藍、onlSSMFE，p夢， 48卜484，1991。 01T−2 ／ 10．8蕊＞0．6 縢：T㎜lo ・／ ・．。：ε0．4 △！ ！ ！ O l 〆！ o i ラメータに与える撹乱の影響、サンプリング ．：ト4 口 解’・ 1 〆 △ 1 △：T−8 ！ 1 ロ ノe糞2）歪垣・金子・木暮、 ：粘性土の強度・圧密パ 口 〆’ 1eく蕪1）Shogakl，T．，E｛feetso｛sa凱pledisturbance一桝｝｝『｝一一｝｝『｝｝一一一一｝一榊㌻∈）曽 ，！ノ 《 1 ／ o ◎ 10．2 号‘o 。 1 ／ o l，認や／ 1／ △Qo 0O 0 0．2 0．4 0。6 0．8 工。O l、2 ξu比 シンポジウム論文集、pg。45∼52，1992、図一10 試料Aの石．（服x）に対する各試料のu，（max）比と3）正垣・金子・木暮、＝強度・圧密特性に及ぼ q・比の関係 す塑性と撹乱要國の影響、士木学会第47回年 次学術講演会概要集聡、⇒p「4∼5，1992．4）Shoga藪i，T．，：Strengthpropertiesofclaybypo￡t抽1eu篶conflenedcompressio嚢a凹aratus，Procof 1嚢t．Con∫．onGeo−COAST，pp．85∼88，1991．5）阿部廣史、 不飽和土の工学的測定に関する信州セミナーテキスi・、土質工学会、pp，71∼126，19896）松尾・、疋壇、 各種要因の畦、への影響度に関する実験的研究、±質工学会論文報告集、Vol、26，No．2，pp、 121∼132，1986、7）正垣・証原・罵崎、自然堆積土の非排水強度特性と残留間隙水圧に及ぼす撹乱の影響、サンプリングシ ンポジウム論文集、pp、53∼56，1992、8）Ladd，C．CandLambe，F、W，Thestτengt熱of蓑ndis撫bedclay6eter珈inedfro揃u温drainedtests， Laもoζatorysheartestingofsoils，ASTM，STP，No．361，pp．3畦2∼37i，1963。9）太田秀樹、＝不撹乱粕土試料の残留問隙水圧の測定、第18園士質工学醸究発衷会、gp、427∼430，1983、一62一 | ||||
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| タイトル | 流動化処理土の充填性について | ||||
| 著者 | 吉原正博・久野悟郎・石崎仁・面高安志 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 63〜64 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33416 |
| 内容 | 表示 第28園±質工学研究発蓑会K−6（神戸） 平成5年6月25流動化処理土の充填性について中央大学 正会員 久野悟郎住友セメント㈱ 正会員 石崎 仁 正会員 ○菅原正博 面高安志1．はじめに 掘削残土等の有効利用を蟹的としたぽ流動化処理工法』nの特徴は流動性、均質性および自硬性であり、これらを利爾して管周りの埋漢し2，ωあるいは空洞充填噌等への適嗣が進められている。流動化処躍土に求められる流動性は用途によって大きく異なり、管周りの埋戻しから、ポンプ圧送性、窪洞充填、廃棄管中詰めに至るまで広範囲にわたっている。 今園は残土利用率向上を考慮しながら、管周りの埋戻しに最低眼必要な流動性を有する流動化処理土にっいて充壌性の試験を実施した結果を報告するものである。2．試巧灸方』法 使用した土は千葉県船橋市から採取した火山灰質粘性土（閲東ローム〉であり、その物理的性質を袋一1に示す。また、流動化処理土の醗合を表一2に示す。処運土の作製方法は往復撹絆ミキサーを胴い、ロームと水にて7分闘混合（泥水作 表一1 土の物理的性質土粒子の密度自 然盒水比9／㎝3％表中の固化秘はセメント系厩1，4452，773106．6液性 塑性限界限界％％粒度構成 ％礫分 砂分97．7148．5玉2．077．79．60．8粘士分シルト分強熱P雇躍％して3分間混練した。なお、湿潤密度9／㎝3製）し、その後固化材を投入6．815．8化材（一・般軟弱土馬）を用い500 500衰一2流動化処理土の配含な．充填性試験の容器はすべ 衰一2流動化処理土の配含その寸法を醤一工に示す。泥水および処理土の物性試験項調整単位配合 ㎏／m3含水比％350ローム水瞬化材5115951602eD泥水密度4q臨31，166501604766842501，223目は以下のとおりである。 500①Pロートの流下時間および②フロー値はKOD醸305のP2257504391601，2452008303751601．27玉190867349ま601，283180go圭1801，2955盤て透明アクリルで作製した。○○010吐○○0・・○○05050。＿ト法およびシリン外法 一撰326魍一1 容器酬犬 魍一1容器酬犬に準拠。③粘度：B型粘度計使罵．④一軸圧縮強さ＝」蔦A l2王6に 褒一3試験結果準拠。調 整含水比3．試験結果および考察 試験結果一・覧を表一3に調整禽水捻 ％泥水（園化材混入前）Pロ尋 secフロー㎜粘度poise処理土（固化材投入後〉Pロートフロー陥lo．14102．816．92259．03509．725012．2∼3に示す．衷中の充填率は容器内の22513．6｝処理土の質里から計算した体積と容器20032．020545．0×14eの容積との百分率である．またr−」王go×17065．0×120180×9525眺、20眺、賂眺の充填状況を写真1は未測定を「×」は測定不能を示す。一｝1301．45．77．0玉25、0粘度poise sec24．0×2玉5充填率材令28日一軸屠縮強さ ％㎏f／cm21004．791004．81圭004．3210e3．54160．0993．02230．0922．5011．596．o罫illi員g Properties of lmproved Surplus Soi工 by Liquefied Soil Stabi圭izaもion Metbod、：G、K暮NO（CI被∫OUNIV．），証｛、IS｝且ZAKI，M．YOSH王HARA，Y、OMODAKA（SUM王10MO C駐M丑NI CO，，L笈1）．｝一63一 処理土の投入箇所は固定する予定であったが螺調齢水比が低1 葎くなるにつれて投入籏所を移動することとなっ1 疑た。これは写真1∼3より明ら 写翼一王 調整含水比250％の充填状滉 写真一2調整含水比20銚の充填状況 写真一3 調整含水此娼饒の充填状況かなように容器内の処理±、の液面勾醗が大きくなるため三〇〇100である．なお、調整含水比35眺の場合、液面は水平にま「go昇した．逆に調整含水比18眺では容器内に空潟部が見受けられた。したがって、管周辺部の充填として、処理土8Gε） 8060の流動性のみに期待すると調整含水比娼眺は不可という 餌辮 壁iことになる。しかし、施工方法を考慮することによって 罫 704e 嚥 く裸管回りの充填は十分可能と思、われる。 ヨ60 ロ20 調整含水比と充填率およびローム利用率との関係を泌一2に示す。ここで、ローム利用率とは流動化処理土50 0150 200 250 300 350 4001バ肖たりに占める湿潤状態のローム体積率である。調 調整含水比 （％）整含水比と充填率との関係は前述のとおりであり、充填図一2 調整盒水比と充填率およびローム利用率との関係率が1D傭でロー一ム利用率が最大でも約6割弱である．利胴率を高めかっ流動性を向上させる方法として、減水則等の混和剤を屠いる方法がある51。 調整含水比とP鷲一トの流下時間およびフロー値との関係を図一3に示す。図より、充填率が博隅である調整24 G22器2G躍18盤臼350ε 300壌含水比23臨ではPロートは測定不能となっており、管周 1250口りの充填に関する流動性の指標としては、Pロートは妥h200当ではないと思われる。 1504．結論26 50G 450 400 100ヨ 「＼、i』』』1二1レ『…士，』』龍』1臼團三事 糾16爆 e14ム12蹴10 焦8 50150 管周りの充填のみを考慮して流動化処理土の流動性に 200 25e 300 350 4eoっいて処理土の醗合検討を行った。その結果以下のこと 調驚會水比 （％〉が判明した．図一3調整含水比とフロ雇直およびPロートの流下時間との関係①調整食水Lヒ2eo％（Pロートは沮理定不可・ フロー値で哲0㈱）でも管周りの充填は十分珂能である。この配合では、 処理土1バ中ロームの利綱率は湿潤状態のロームで5罵程度である．②管周りの充填性の指標としてはPロート法が妥当であるとは誉えない。 今後は、減水剤等を使爾することにより、管周りに充填可能な流動性を響るとともに、ロームの剰屠率の向よ、を図ることを考えていきたい。参考文献1）久野他1関東ロームの流動化処理に関する二、三の輿験、第21園土質工学研究発表会，PP．1927涯928，圭9862）小林、内匿1流動化処理土を綱いた埋戻し、土、木学会第46回年次学術講演会，PP．圭096−1097，199131井坂、膏山他；流動化処理出，を競いた埋設管の施工と載荷試験、第B回日本道路会議，PP．錘狸M9，1鴨141久野他；軽量充填材を用いた建築物基礎下充填工事報告、第23國±、質工学研究発表会，PP．23ig、19885｝久野、中島他；処理土の流動性と固化特牲、第26嚥土質工学研究発表会，PP．205i−2052，Bgl一64一 | ||||
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| タイトル | 浅い基礎の支持力試験での載荷点の拘束の影響について | ||||
| 著者 | 池田朋広・北誥昌樹 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 65〜68 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33417 |
| 内容 | 表示 第28回土質工学研究発表会∈一3（季申 戸〉 工拝β曳5歪F6月26浅い基礎の支持力試験での載荷点の拘束の影響にっいて運輸省港湾技術研究所 正会員 北詰 墨樹 同上 正会員○池田崩広1．はじめに 偏心荷霊下の基礎の支持力に関しては、悔yeぬofの研究を初めとして、実験、解析の澗面より数多くの研究がなされてきている。偏心荷重の載荷実験を行う場合、荷璽がフーチングに対して左右非対称であるため、フーチングは鉛直変位だけでなく、水平変位や圓転変位も生じる。しかし、この水平変位を拘束しないように工夫して行なわれた実験はあまりない。そこで、本研究では、砂地盤上，の帯基礎を対象に、載荷点での水平変位の絢束条件の、支持力及び変形挙動に及ぼす影響を険討した。2，実験装置及び模型地盤 本実験では、1隔50cm、深さ30c田、翼行き鱒cmの剛性の高い容器を縫周した。摸型地盤は、気乾状態の豊浦標準砂を用い、多璽ふるい法Pで麟潭25G陥の均一で密な地盤（γGd587∼圭633g／cm3、Dr＝8王∼95％）を作製した。載荷に閑いたフーチングは幅（B〉Sc皿、奥行き10c級、厚さ02c珊の剛牲の高いステンレス製の板を健絹した。また、フーチング底面は標準砂を接着剤で付穣させ粗な状態にしている。載荷実験は、載荷中のフーチングの水平変位を、拘束したケース（以下、 r拘東」）と霞曲に変位可能なケース（以下、 r農由」）にっいて、それぞれ偏心量を0、0田、02Bに変化させて合刮6ケース行なった。3．実験方法及び結果3、1水平方向の変位を拘東した場合（r拘束」〉轡，』拶i睾フーチング（長さ10c田、奥行き5c飛、摩さ0，9cm）の3つより構成試料容器されているo載荷板の先端は鋭角に加工され、さらにジャソキ部は試料容器上面にボル1で齪定されているため、フーチングは、回転変位は自由にできるものの、載荷板図一圭 載荷装置 ギ拘束」がたわまない限り水平方向には変位できない構造になっ600ている。なお、載荷板の曲げ剛性は非常に大きく設定しており、 一一一一中心醍荷（o舗0）本実験の荷重範囲（水平力4．25kg）での載荷板先端の水平変位は約OG2mmと小さい。また、載荷板にはひずみゲージを貼りっ400けており、載荷点での水平荷重を計測できるようにしている。ハ ＼ノ ー・、欄 300／ ’11賦 a）鉛直載荷重∼沈下関係瞬4脳 200 実験で得られた鉛直載荷重∼沈下曲線のqを、フーチング幡Bと地盤の単位体積重量γで無次元化して図曙に承す。フーチング中心を載荷した場合（e鱒〉、載荷に従い載荷重は増加し、やがて明瞭なヒ㌧クを示す全般せん断破壊を示してる。ピーク後の載荷璽は急激に減少し、ほぼ一定の残留荷重を示している。一・方、偏心載荷の場合には、載荷初期には中心載荷の場合とほぼ同じ割合で！、 一e置α2B1 ￥’ ＼ ’ 、オ（2〉実験結果ヘ ーe一引8500一寂＼こンーlOO0OOl O2 03沈下量δv／8図一2 鉛直載荷重∼沈下曲線載荷重は増加しているが、ピーク荷重及び残留荷蚕の値は小さく1跳fluenceo∫匹or呈zonta王Restエlction in駐cce露tr韮cLoadingIest 扇．Kitazumeand｛Ikeda，（罫o王t and猛a夏bouτ衰esealchl嚢sUt壁te，縦nis纏yofTranspolt〉一65一 なる傾向が発られる。また、ピーク時の沈下量も、偏心量が大艦翠「きくなるにっれてノ罫さくなることカざ分かる。 b〉水平荷重一沈下照係 e富0．l B−6罵029向 載荷中に載荷点で発生している水平荷重∼沈下曲線の代表例 o一一一中心鯉荷峯a颪載荷艶鳥〆を図一2と同様に無次元化して図一3に示すo横軸は基礎中心方向ハに発生する力を正としている。なお、鉛置載荷重のピーク時を oo5一 噛 −“” ”r、、闇隔㎜、￥ 置 、『｝『一マ脚 岬 一 ” 榊F、、￥矢印で示している。巾心載荷の場舎には、本来なら左右対象で 黒Ol一あるため鉛直方嘲のみに変位し、水平荷重は発生しないはずで ・。 韻あるのしかし、図を．貝ると、鉛礒荷重がピークに達するまでは ト O l5 爆賃の方向の力が、ピーク後は正、の方向のカが発生していることP 騨 醜 一 冒 ” 冊 精 闇 『 附 『 ｝ ”＿ふ鶏”””ト ＼一甲￥＼＼ ＼が分かる。本条件については、フーチングの左右を逆にしたケ 02＼、一スも禽め合計6ケースの実験を行ったが、いずれの場合も岡 025様の傾同であった。このことから、水∫Fカの発生は載荷装置や 叩ゆ 0 ゆ砂地盤の微妙な不均一姓のためと考えられるが、詳細な原因は 水平力N偽不明であるo儒心載荷の場食にも、載荷初期には負の水平荷重 図一3 水平ヵ∼沈下曲雛が発生しているが、載荷が進むにっれて大きな圧の水平力が発生している。水平荷重の大きさを中心載懲時の鎮と比較すると、沈下羅（δ・、ノi3）がD2穆度までは、常にi践荷点よりフーチング申’も・方向に向う71く平力が発生しており、 その大きさは、編心圭逢が大きいほど大きいく二とが分かる。すなわち、偏心載荷の場合には、鉛直方向に載荷しようとしているにもかかわらず、フーチングの水平変位を拘束した場禽には、中心にむかう水単力が発生し、偏心傾斜構重が作用していることが分かった。なお、水平荷璽の大きさは、実験では比較的小さなものであったが、FEM解析3）’31）では鉛漉荷重の約1艦であったo 畢32水平方陶の変位を自由にした場合（「自磁」〉1聖可動一ローラー ＿ ローフー即ロードセルアクリル板一 フーチングフーチングず、かっフーチングの水平変位を拘束しないような岡IIrlI、 ：9・’、試料容器姓の小さいアクリル駁（長さ10cm、奥行嚢5cm、厚さ IO5cm）を載荷板として用いた点であるo 図一4 載荷装置 「自慶」 実験方法では、 「拘東」と同様であるが、フーチングの水平変位を自由にするため、載筒［Pは、アクリル板に貼りっけたひずみを監視し、常’に水平力が0となるように手動で載荷ジャソ亭を水平変位させた。そのため、フーチングは自田に圓転・水平変位しながら鉛直方向に載荷されることになるoなお、載構中のフーチングの水平変泣量は、容器に取付けたダイヤルゲージによる載荷装置の水平変位難で代表させた。（2）実験結果 a） 鉛直載荷重∼損：r下P関係 鉛直載荷重∼1沈下藺線の代表例を園一5に示すQ中心載荷の場合、鉛礒荷重は一・定の割合で増加し続け、ピークに達すると惣激に減少し、やがてある一定の残留強度を示すようになる。偏心量が大きくなると、荷重、沈下曲線の初期の傾きが小さくなるとともに支持力値も小さくなる傾向が発られるo 「拘莱」 （歯一2〉と比較すると、ピークを過ぎた直後の鉛直荷重は「拘束」よりも「自磁」の方がより大きく減少している。さらに、残留強度は、 「拘葉」 （図一2〉では係心量によって大きく異なっているのに対して、 「自出」一66一 （図一5）の場合には、編心量によらずほぼ岡じ大きさを示し600ているo 一一一中心齪荷（e訟0） へ ｛一一一一一e＝α18500 b）水平変位∼沈下関係 載荷中のフーチングの水平変位を、フーチングの中心より傭 ／、 ！ 、 ㎜e載α2B 1 、 1 t400一心側への変位を正として図略に示す。中心載荷の場合には、本才来なら、フーチングは水平に変泣せず鉛直方向のみに変位して劇300繹／ 1’ 、！／膨 、贈いくはずである。 しかし、実験では、鉛直荷璽のピークまでは 、謙2QO比較的小さな水平変位が、ピーク後は大きな水単変位が生じる 、 一嘔へ ＼Pへ璽、顧100結果が御られた。実験では、フーチングの左右を逆にしたケー〃ゐ’スも禽め合謙5ケースを行なったが、いずれも同様の水平変位o〃oが生じた。…方、偏心荷重の場合には、載荷初期より偏心耀に05Ol O2洪；下擬しδy／B水平変位していく傾向が見られるoこの傾向は、偏心璽が大きくなるほど顕著に表われている。一般に行われている偏心載荷図一5 鉛直載荷重∼沈下曲線実験では、この水平変位を拘束してしまうため、園一3に示したようなフーチング中心方商を向かう水平力が発生し、結果的に1閥イ翻‘し耀頃斜実験となっている可1指｛生力∫高い。4． 考 察一一一中心載荷 一・一〇＝o．l e欝0．2BO41極限支持力 r絢束」とr自由」での傭心量に伴う極限支持力の絨少傾醐 ：005聖∼少傾向が約萄％程度（e給鴉の時）大きいことが分かる。図申2e／B〉2を示す。実験値は、 Meye嶽ofの低減係数を挟む様に示しており、実験値と訓算値との差は約5％程度と小さかった。8 層一一一／；， ／1 ／一一＿曹一L一叩乙一嘘0，15鍛蓼1一1『一 ， ／旧州一一醜”’r／1ソト 02一鍵…一…イー…一一一／1／ 1常一曽一←一一一冒’一r一’一の破線は、儒心支持力に関するMeyelhofの抵減係数（Eγ＝（王一＿＿一＿一一L一一難き9﹄「自潴」の方が「拘東」に比べ、編心に対する極限支持力の滅 1 O l11を図一7に示す。縦軸は、懸々の実験値をそれぞれのケースでの中心載荷時の極限支持力値の平均で除したものであるo図より、睾腋鵬趣ビーク階し鱒一一＿一r一翠r ＿一””rn胴用戸 −／ し025聖『’1『1 1 ！1 ’1！／03そのため、実用上は載荷燕．での絢策条件によらずMeye油ofの一〇2 −Ol O Ol02 水平変位δh／8低減係数を周いることで大きな闘題はないと考えられる。図一6 水平変位∼沈下曲線4、2すべり線 載荷終了後に砂表藪iに現れたすべり線の位運を、載荷償前の載荷点から砂衰面のすべり線までの長さで、図一8にプロソ1・し’モ＼ 一・一｛｝一一拘策た。まず、r拘束」について見ると、荷重儒心側のすぺり線は0．9編心量の増加にともない急、速に減少しているが、偏心反対側のすべり線は、ほとんど変化していない傾向が見られる。一方、「自由」を箆ると、傭心量の増加につれて、偏心側のすべり線は、 「拘束」の場合には、偏心璽が大きくなるほどフーチング 04一線の発達が抑鰯されるとともに、フーチングの鷹転変位に伴う儒心反対側のすべり線が車越するためと考えられる。 一方、 ’遇甜なり、 「拘莱」とは逆の傾向を示していることが分かる。これの中心方向に向かう水平力が大きくなるため、偏’ら・側のすべり ◇ o、7もα6鰻 05はほとんど変化していないが、儒心反対側のすべり線が小さく＿ひ＿舳 一一一一Mey6rholの式 ’＼0805020OI02偏心置e「自由」の場合には、傭心墾が大きくなるほど偏心側の地盤の破壊が卓越したものと考えられる。泌一7 支持力減少割合∼傭心量一67一 4、3破壊形愚，頒心反対側 載荷終了後にX線撮影を行ない、地盤内のすべり線の発生状僻心鯛況を観察した。図一9には、｛巖ノも・量がG2黎について、 「拘束」と「自縮」のすべり線の発生状況を示している。 「拘束」の場合一丹㎜1拘束（園一9（a））、載荷によってフーチングは多少回転変位し、偏一略一一㌻自由心側の地盤に多少盛り上、がりが舞られている。さらに、フーチ Oングの偏心側端部よりすべり線が発生しているが、その大きさ／／ 一E『は比較的小さいことが、見られている。一方、偏心反対棚には、 ① 麟Ol非常に大きなすべり線がフーチングの偏’心儲端部より発生して 々 曜／ 輔［ムー一一一一一 『 監 し｝ 一 一 一・［田△・ムムムー一一 F『﹃ 亀しいることが分かる。次に、 「自由」の場会（図一9（b））、偏心 02麗の地盤の盛り上がりやすべり線の大きさはr拘束」に箆べて／・ムー一一一一Fr一一一大きいことが分かる。しかし、偏心反対側方向へのすべり線は、「拘茶」に比べ逆に小さいことが分かる。このように、フーチ ー30 騨IO ゆ 30｛cr旧ングの水平変位の拘束条件によって、麹盤中のすべり線の発生 載荷点からのすべり線の位鷹状況が大きく変化することが実験的に確かめられた。5．結論 図一8 すべり線の位置 1）載荷点の水平変位を拘策した場舎には、フーチングの中心方向に飼かう水平力が発生し、｛欄’［♪f頃余斗そ笥重となる。 2耳彌心量に伴う極限支持力値の低減割合は、フーチングの水平変位を自由にした方が拘束しナこ土易念よりも約1眺程度小さくなる。 図一9（a）地盤内のすべり線r拘東諺しかし、その低減割合は、酬eye痛o｛の抵滅率と比較的良い一致を示しており、期燗題になる程の差で 淳 蹴憲単』はなカ》っオこ。 3〉地盤中のすべり線の発生状況は、載荷点での拘康の脊無によって大きく変化する。 園一9（b） 地盤内のすべり線 「虜由」（参考文献）1〉Teras註i，M and組taz服e，M（1987〉：『『BearingCapacltyofaFQu屈ationGn−opoflloghMou轟d Sub3ectedtoEccentricandinclinedLGad『p，港湾技術研究所報告，Vo126，翼02，PP3−2蓬2〉寺師醤明，北壽告謡樹，大橋員藁美，ノ1、竹望 （隻984〉：”偏毛・f頃斜荷重を受ける帯基礎の破壊パターン”， 第三9回土質工学研究発表会，pp．953−9563〉Xltazume，騒（隻984〉：”1罰f10enceofもoadingCo雌tio轟onBearingCapacityandむeギormatloガ，Procl賊 Symp o舞Geptechnica1Ce厳rofugeMode1柁st三ng，P摯．149−15i一68一 | ||||
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| タイトル | 構造物の沈下予測法に関する研究 その11－粘性土の簡易力学モデルの提案 | ||||
| 著者 | 真島正人・長尾俊昌・山口順子 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 69〜70 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33418 |
| 内容 | 表示 第28隣土質工学碓究発蓑会H−0（季申 戸F） iF感こ5剣三6月27構造物の沈下予測法に関する研究 その11一粘性土の簡易力学モデルの提案大成建設 正会員○真島正人 正会員 長尾俊昌 正会員 山口順子罹．はじめに 粘性土地盤の圧密を含む沈下挙動を予測するための力学モデルは過去に数多く提案され鋤、既に幾つかの手法は実胴化されている。これらは、主に軟弱地盤上 これに対し、一軸応力状態では、σ、篇σy綴0となるの盛土による沈下などの大変形問題を貞橡としている。 U。掌U・とすれば、式（6），式（7）が導かれる。 これに対し、筆者らは、建物一地盤系の沈下予測などの小変形問題を対象とし、粘性土を葬線形弾性体として扱うことにより、地盤の弾性沈下および最終圧密沈下量を予測するための簡易力学モデルを提案した3）。このモデルの特徴は、圧密試験により側方変位を 亀置一可x亀 一…一（6）拘東した状態での鉛直応カーひずみ関係を求めておき、漸増載荷で行われるのでσ。一ε。関係は曲線となるが、次に、これをKG値と等価ひずみエネルギー量を馬いて、一軸応力状態の鉛直応カー鉛直ひずみ関係に変換する点にある。ただし、これまでのモデルでは、土の葬線形性を等価線形モデルにより表現していたが、今これも複数の直線で近似できる。このσ。一ε。関係を園、これを非線形モデルで表現するように改良した。 本報では、この力学モデルの概要について述べる。ので、式（1），式（2）より式（5）が導かれる。ただし、UをUe、σ、をσe、ε、をεeとする。 Uc淵σcεc／2＝Ec鋸／2 ……・……一…・（5） 恥Ec（1＋v）（1−2v）／（歪一v）…・………一（7）2．2 σ、一ε。関係のσ。一ε，関係への変換 通常の厩密試験は段階載荷で行われるので，σ。一ε、関係を複数の直線で表すことができる。Ko圧密試験はσ。一ε。関係に変換する方法として、ひずみエネルギーの概念を導入する。すなわち、σ。一ε。関係のi番目の折点（σ・毫，εのでのひずみエネルギーU・、と等価なひずみエネルギーを持つ点（σ。・，ε，1）を式（8）の条件で求める。このようにして求めた点（σ日，ε。1），（伽2，ε，2）…（σei，εのを直線で結び、σドε潤係をσc一εc関係と同数の直線によってモデル化する。2、簡易力学モデルの概要2．1 ひずみエネルギーq 図一2はσ。一ε。関係とσ。一εc関係を示したもの 図一1に示す土の立方体要素である。なお、前報のモデルでは、σe一ε。関係を破線で示すような等価線形法によって表現していた。 （σξεz｝において、各薗に直交する三孟 Bci鴫i（1＋Vi）（1−2v…）／（1−Vl）………一…・（8）σc3 建C」σ03られるひずみエネルギーUは式 図㎜1土の立方体要素 と座標軸（ア囎凝因（1）によって表すことができる。 U訟（Gx織＋σy吋G姦）／2 一一…◎………（1）諏綴課 等方弾性体では、式（玉）は真のヤング率臥とポアソン比レを用いて、式（2），式（3）のように表すことができる。 7 Ee3Ec2 i I／ …Ee2戸一Ecal3σcσe ！ ： ／1灘噛4づl i lU嵩罫六（幅＋σa2−2鵬極砺＋σ森））…（2） εqεq εc2εε2 εq εeユ 鉛直方向庄縮ひずみu繍2藩v）く静＋鯛2嘱鵬鋼〉…（3） 弾性体に舛し側方変位を拘東して圧縮試験を行えばσoつ図一2 σ。一εc関係とσg一ε。関｛系2．3ポアソン比ソ1の求め方 Ko圧密試験を実施すれば、図一3に示すようなKo一だし、UをU。、σ、をσ。、ε．をε。とする。なお、σ、（鑑σc）関係が得られる。前述したσ醗∼σc問のE。は、側方変位を拘東した状態での見掛けのヤング率 平均的なKO詮式（9）に代入して閃を求める。 Vi炭K。i／（替K。…） ……一…・……（9）を表している。ε、篇ε，鎚0となり、式（1），式（3）より式（4）が導かれる。たU。毯鮭黒賦躍E・x虹x遥＿（4） 2 2 2（1＋v） 1−2v2．4 玉軸応力状態での応カーひずみ関係の求め方 三主応力σ其，σy，σzが異なり、かつ、σx，σy，σzがStudy on Predic縫on ofSなucture Settlement P優m−Practlcal Constitu虹ve Model ofCo紅esive SoiITaisei Tec】mology Researc紅Center，わy Masato Majima，Toshlakl Nagao alld∫unko Yamagじchi一69一 麟側に増加する過程でのσ、一ε、関係，びy一εy関係， びどσ、一ε、関係の求め方を図一4を用いて説明する。（で）ステツプ13 Ko！一 Ko3 まず、1番目の主膳力データσ、1，σy1，σ、1と閃，E。歪を式（2）に代入して、この応力状態でのひずみエネルギーmを求める。UL＜U1、すなわち、変形特性が ∼畢 Ko2代入してεx1，εy1，ε、1を求める。また、体積ひずみ σ⊂1 σ【2 σζ1 鉛直方向鷹縮応力 図一3 Ko一σお関f系の一｛列ε。玉は式（11）により求める。Uk．1であれば、同一・の応力比でひずみエネルギーがUkと線形領域の範囲内の場合には、それぞれの値を式（三〇）になる（σ、k＊，ε，k＊〉，（σyk＊，εyk＊），（σ諮，ε謎〉を求め、次 烈驚1驚謝櫃 ……、．…、…（、。、に、σx瓢σxi一σ諮，σ盛σyrσ錯，σz凱σzrσ諮 賑｛σズ嘔＋σy）1／Eeとし、これらと融，薯，E劇を式（2）、式（10）に代入してUl＊，ε，i＊＊，εyi＊＊，εz、＊＊を求め、（Ui＊＋UL＊＊牽Uk）〈 鞠驕εx＋εy＋ε乞＋εxεyεz榊εy亀pεxεジε鳳εz……一・・（至1） U1＞U1、すなわち、線形領域を越え葬線形領域に礁・1の条件を満たしていれば、式（13）によりε，、，εア、，ε、、を求める。（Ui＊牽Ul＊＊÷Uk）＜U副であれば、達した場合には、m圭篇σ、1／σ、1，n…貫σy》σz1とし、σx1＝mいσz1，σy1＝aいσz1，U1，ソ1，Ee1を（Ui＊十u、＊＊÷U。）＜U，、1となるまで、同様な計算を式（2）に代入してσ、（置σ，1＊）を求める。σZ I＊は、三主繰返し行う。応力条件がσxユ＊塞mドσお＊，σy圭＊篇恥・σ烈＊とな εxFεκk＋εxiり、しかも、線形領域境界部におけるZ方向主応力を εyl躍蘇＋確 ………D…・…・……（13）表わしている。 らi需εzk十εzi σ、1＊，σ，L＊，σ，1＊を式（玉0）に代入すれば、U韮を持つ なお、ここでは、σ、，σ，，σ・を入力値とした場合のε，1＊，εy…＊，ε、1＊を求めることができる。次に、σ洋ε．，εy，ε、の求め方について説明したが、εκ，εy，σx1一σx1＊，σy繍σy1一σy匙＊，σz凱σ幻一σ口＊とし、ε，を入力値とした場合には、式（2）の代わりに式（3）をこれらとソ2，E。2を式（2〉、式（10）に代入して、UL＊，用いてσ．，σ，，σ、を求めれば良い。ε．i＊＊，ε，菱＊＊，ε、1＊＊を求める。U諮は図4の閉部分の総和を表わしており、羅部分の合計値山紳も容易に求めることができる。 ここで、U2＞（U i＊＋u主＊＊＋U匙）の条件を満たしていれば、σ、1，σy】，σ、1に対応するεx1，εゾ…，εねを式（12）により求める。U2＜（m＊＋u1聯＋U）の場合に3．あとがき 基礎設計の一環として実施する建物一地盤系連成沈下解析を、土の弊線形性を考慮したFEMによって行う場合、地盤だけでなく建物部分もかなり多要素、多節、煎になることから、複雑かつ精密な士 の力学モデルをは、Uk＞（u置＊÷u且＊＊＋Uk．1〉の条件を満たすまで上 使胴すると、多大な計算時間を必要とする。そのため、この種の解析では、複雑な土の力学モデルを使馬することはあまり実用的でない。今鵬提案した粘性土の力学モデルは、簡単な試験でパラメータを決定でき、しかも、計算時聞の短縮を目的として考案したもので、記の計算を繰返し行う。 εκ！諾ε離＋εx1 賠磯＋邸 一……曾…一…（12） εz1駆ε薯1＋ε餐いわば実用性を重槻している。なお、その12では、このモデルの適用性を土の要素レベルで検証した結果に（2）ステップ2以降 通常，mi（凱σ、、／σzi），ni（営σ，iノσzi）は変動するが、この場合でも基本的には（1）と問一の方法でε・i，εyl，ε．1を求める。すなわち、σx耳（駆miσの，σy亀（皿島σゆ，σ，iにおけるひずみエネルギーUiを求め、嫉＜u、＜ σxσx1っいて報告する・ 参考文献 D 軟弱粘性土地盤にお ける『沈下予測と対策， 第31國土 質工学シンポジウム，土質工学会，σz σy2）扁 需 轍 一 一 一 一 扁 ｝σX1・“uκLOσXL・ σyl σyf駁邊σz1＿ ｝ 一 一 ｝ ｝ 一 む“σyIUy箪．Uz蓋3σzI・oσ剛の購騰欝鍵縫懸 6＝牌 u 匡糊Ux監難x萱”鞍εx1Uz1。8鍵 羅 鱗UyL 1− 8辱溺Uz監、艶εy1譲≦εu εy監’ εy【 ε31 主ひずみ図一4 三軸応力状態での応カーひずみ関係の求め方一70一3）εz！騨》尉ε314）1986ウォーターフ鳳ント開発における± 質ユ：、学上の諸問題，第33回土質工学シンポジウム，土質工学会，1988真島，長尾：構造物の沈下予灘法に関する研究一その4，第24回土質工学研究発表会，1988山口柏樹：弾・塑牲力学森北出版．1975 | ||||
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| タイトル | 構造物の沈下予測法に関する研究 その12－簡易力学モデルの適用性の検証 | ||||
| 著者 | 山口順子・真島正人・長尾俊昌 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 71〜74 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33419 |
| 内容 | 表示 第28隣土質工学斯究発表会H−0（神戸〉 平成5年6月28構造物の沈下予測法に関する研究 その12一簡易力学モデルの適用性の検証大成建設噸 1三用性を土の要素レベルで検証するために実施した、機叫 10不撹乱洪積粘土罵に対する圧密試験、Ko圧密試験、㎜ 09特殊三軸庄縮試験、および、特殊三軸圧縮試験に対G8するシミュレーション解析の結果について報告する。07 表一1 試料土の試験結累2 土質試験比 重Gs動させる特殊三軸圧縮試験を実施した。また、前述したように、このモデノレで1ま、 σc一εc関係とこれをσe一εe関係に変正会員○山口順子① 12力学モデルを提案した。本報では、このモデルの適軸圧と側圧を段階的に変同 上13 その三1で、建物一沈下解析に用いる粘性土の簡易撹乱洪積粘性土に対して正会員 真島正人正会員 長尾俊昌141 はじめに 現位置から採取した不周 上自然含水嬬ωn液性限界LL（％）塑性隈界PL（％）塑性指数王P OI O20408163264三28256 圧密圧力P（kgf／cm2〉図一董 ∫王密試験によるe−logP曲線2，73347．03細粒分奮有率Fc（％）1×10皿・り55．84 3G26．09漏 20旋29．75薮98．8） 10緊、、、奪・’E湿潤密度ρし（塾m3）1．71一軸圧縮強さq目（k9蚕ノcm22．93初期間隙比e。1．35耀賜 3圧密降伏応力PC（kg￡／Cm2）5．6畿 2圧縮指数Cc0．68丸1！燃孚・’1’、睡 5④！’② 106 王2 24 48 96 王92換するためのKo一σc関係が必要となるので、これ 03 平均圧密鷹力∬（kgf／cmりらを求めるため、通常の圧密試験とKo圧密試験を実 図一2 圧密試験によるlogm v−bgす曲線施した。し載荷することにより剛性が3∼4倍になる。この原 表一！に試料土の物理的性質と力学的性質を示因は、鎚女載荷では供試体とペデスタル、リングとす。のなじみが十分でなかったり、試料採取時、供試体成形時の応力解放や乱れの影響を受けているのに対2．馨 圧密試験 4個の供試体に対して試験を実施しており、2個はし、再載荷ではこれらの影響が除去されるためであ単調載荷（標準圧密）、2個は繰り返し載荷とした。ると考えられる。 繰り返し載荷の場合には、単調載荷によるP cを考2．2 Ko圧密試験慮して、まず、p鵬6，4kgflcm2まで段階的に載荷した 試験条件を以下に示す。後、0、4（または0．8）kg恥郎まで除荷して24時問放置 供試体寸法1直径5cm、高さ10cmし、再度25．6kgf／cm・まで段階載荷する方法によって 背圧：娠彦lcm・ 初期圧密圧力：σ1詣σ3憲0．5kg／cm2行った。 魍一1、図一2にe一沁9P曲線（間隙比と圧密圧力 制御方式：軸圧（σ1）制御の関係）、孟ogmv−logp曲線（体積圧縮係数と平均 軸圧速度：載荷（0、002kgf／cm2／min〉圧密圧力の関係）を示す。図によるとPcは5∼6kgf／ 除荷（0．005kg恥mγmin）cm・を承している。一方、王／mvは側方変位を拘東し 軸圧履歴：O．5∼8∼1∼15∼Okg創cm2 軸圧保榊寺間：上記軸圧で24時間た状態での見掛のヤング率を表しているので、繰返Study on P祀di（滋on of S蜘c搬le Setdemer｝t Partl2−Ve責5cation of Practical Co旦situtive Model of Cohesive SoiITa｝sei Technology ResearcぬCenter，by Masato M勾ima，Toshlaki Nagao and Junko Yamaguc短一71一 OO。琶 20 18 璽6 14 1229秘40丑ば 10碧饗60 08 06 04 02 00耀園鞭毫80呈oo 0e OO 疋5 30 45 60 ア5 90105120圭35150 釘｝醒駐三甜iF応ノ」 σ1 （駄gf／cm2）oo10 20 30 4G 50 60 70 80 90 100 0verConsolioatedR誤io（OCR） 20 18 16 14 12ミ黛 24鴫 −18幣冨 10喬翠 72 08 06慮題ご自 96 0一≦ 02 0012亀。15 0030 45 60 75 90 茎05 茎20135 茎50 鉛満壬縮応力σ監（kgf／cm2） 図一3K o圧密試験結果15 30 一；5 60 75 90 10512〔｝135150 5朧圧縮応力σ匹（kgf／cmり 2．3 特殊蕊軸圧縮試験 4個の供試体に対して試験を実施した。試験条件を0「0以下に示す。駅畷2．04．0 供試体寸法1φ需5．Oc旧a、h畷Ocm 背 圧：星kg∫／cm2…挽ひ為耀田蟹弱6080 初期圧密圧力：σ群σ弾0、2kgf／cm21 載荷方式：段落載荷方式（8段階〉…1 単調載荷（2個）、繰返し載荷（玉個）拒 軸圧保持時問：各荷重段階で24時問 10010扁】 10⑫ 10 10⑫ 10 p c 図一5に各荷重段階におけるσ1一σ3関係を承す 璽合直圧縮応・カ σ…（kg∫／cm2〉が、σ3／σ1は構造物を建設した場合のF EM解析の図一4 Ko圧密試験結累によるε蓬一iogσ1曲線実績より0。5−1・0の範囲とした。図一6にσ三一d関 図一3にσ1一σ3関係、σ1−d開係、Ko（σ3／σ1） 係、σ三一ε3関係、σ1一εv関係を示す。ただし、一σ1関係、O．C，R（過圧密比）一Ko関係を示す。ε3は弥k、ε1、εvより計算した値である。両図 試験結果を要約すると以下のようになる。によると、多少ばらつきがあるものの、σ3／σ1が大 ○同一軸圧レベルでは載荷過程より除荷過程でのきいほど、すなわち、平均拘束圧（σ1＋2σ3／3〉が大 Ko値の方が大きくなる。きいほど、同一σ1に対するε三は小さく、ε3、εvは ○正規圧密領域でのKo値は04∼0，45前後となる。大きくなる傾向を示している。 00．C，Rが大きいほどKo値は大きくなる。 1 ○再載荷過程での変形係数は初期変形係数の3倍 6 以上となる。5 5㌍4σ3／の胤05、bO なお、Ko圧密試験は荷重微増減タイプの圧密試験の一種であるから、ε1一璽ogσ1関係を描けば、通常詫 4！ドb 31 （＞一つの圧密試験によるe−Iogp臨線と同様にP cを求めることができる。図一4にε1一夏ogσ1関係を示すが、通常の圧密試験によるP c（表一1の値）とほ2 合一一略σ3／σ1同o3 D＿＿oo 01234567 働方応力の（i（承／cm2）ぼ同じ値が得られている。図一5 特殊三軸試験でのσ1一σ3関係一72一 表一2解析に馬いた諸定数E．ダロミμ葛b；ゐ区問、α’1エゴ4εし （＞→ε3 鳶心r盗、β4解折εし D・一・ロ菰’ 13456786［o“養解褥 2秘鼻εL口εε3、∫ゴε、尻岱5一△《∈秘Ecσ e250．00．330．31最05．90．701．500．8166．71．24量．07120．10．453．00量．52民4．32．661．88 175．40．356．002．8230．85．513．31 198．80．309．0012．006．973．2賦為奔一一r低56．4 0．401．5200．02．631．716．002．8230．85．513．31 198．89．0012．006．99．973．2100．010．51ll．238．0710．517．84ll．23Ko72．1154．30．45O．400．〕056．4 o．4072、蓋0．451， ’σ C一 ‘ 〔， ’一一 ’一 6σ 盤｝ こ じ〃 鴇 鳳 2P！ε㌧7．843．00 9 8 4ε38．07Ee100．0、，｛コε1ε ε9．9 ヒ oo崖0345678’’b234ε c0．2 バ12 ∈降鞭一”｛コ2Ol 45101 23σ co．50 0騨斤． 会，r△解析・20・○ 一E 〔｝ 2 4 6 8 IO I2降…一〇 鉛蔓ひずみεe εC 〔％）巴図一7（a〉解析に周いたσc一εc関係とσe一εe関係0 1 3 4 6 7 8鉛酸・倒方・体秋ひずみε耳，ε菖，ε、（％）図一6 特殊三軸試験結果3特殊三軸圧縮試験結果のシミュレーション解析 2．3に示した特殊葺軸圧縮試験結果に対するシミュレーション解析を、そのUで述べた力学モデルを屠いて行った。ただし、今回は、第一段階として、処女荷重に対してのみ行った。 3．1 σc一εc関係、σe一εe関係のモデル化 ぐ800 ＆700 ）600 沿500 ド 臨40G ミ300 卜1200 畷 箏100 6 0解撰・1△ △解折・20 Q 0246810摩2 豊徳応力σc （kgr1￠m2）図一7（b）σc一εc関係より謝算したU一σc関係関係はかなり良い一致を示しているが、σ1一ε1関係 σc一εc関係を決定するには、通常の座密試験、については、同一σ1に対して最大25％程度の違いがKo圧密試験のどちらか一方の結果を用いれば良い。生じている。特に、σFO∼3kgf／cm・で折点を設けて今圏は、データが連続して得られること、σc一εcいないケース（解析一2）のσ1瓢15∼4．5kg｛／cm嚇近で関係がσe一εe関係を求めるためのσc−Ko関係に 大きな誤差が生じている。この原因としては、解析対応していることなどを考慮し、Ko圧密試験結果を 方法に起囲するものと土質試験方法に起囲するものの2種類が考えられるQ周いることにした。 表一2に解析に用いた諸定数、図一7（a）にσc一εc関係、σe一εe関係、図一7（わ）にU一σc関係を示す。なお、σc淵0∼3kg〃cm2でσc凱0．5kg翻cm3と！。5kgf／cm・に折点を設けたもの（解析一1）と折点を設けないもの（解析一2）の2種類について解析を行っ 解析方法に起因するものとしては、 σc一εc曲線を複数の直線で近似する際の誤差 σC一εc関係をσe一εe関係に変換する際の誤差 σe一εe関係から三軸応力状態における応カー ひずみ関係を求める際の誤差・せん断変形に伴う土のダイレイタンシーを考慮した。 てないことによる誤差 3．2 解析結果と考察 図一8（a）∼（c）にσ1−d関係、σ1一ε3関係、σ三・Ko値を平均化してレに変換する際の誤差一εv関係について、試験結果と解析結果とを対比し 土質試験方法に起躍するものとしては、て示す。解析4、解析一2共にσ1一ε欄係、σ1一εv・Ko試験摺供試体の土質特性の違いによる誤差一73一 εb槍越6543試験値』Q解析一1△一・△解析一2ζ｝一いaワ10．的試験値C恥一〇解析一三ムー鴫噴G O51三522、53354 005 鉛底ひずみε】（％〉解析一2じ｝一・｛コ1 工、5 2 2、5 3 35鉛蔵ひずみε】（％） 7 6 bO 5湿 D 4斌験硫σ一一Q 3解析一1△一込解析一三鳶一△ b 3解折一2【｝…｛〕解析一2口・・爲 2tゐ 三蝋一〇5ぐ鳳 00051152253354給「5 側方ひずみε3（％）∬ ど 7 Ei 00、5 1 三5 2 2、5 3 3、5 側方ひずみε3（％）1，」カ 9 3 ノ試験縦O−Q解析一三か一心解析一2段一〇 2 1阻 0』自試験｛直（＞一〇解析一1窃一ゐ解析一2〔｝・”《〕4−05005三15225335尋秘 5解析一1伽一も b 3解析一2じ》一〇4 側方ひずみ釦（％）￡ 6 4試験f直C一〇試験蕪α一つ解新一1か一・△解析一2￠｝一…G ワ 10 r『ノ4 005 三1。52253354 鉛直ひずみ自（％） 75 6 4試験航併O765437261504327615弓03210蕊776543210765432三〇 76543210∈足試験f流か一Q解析一1合一ゐ解析一2⊂｝・一G 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 体鎖ひずみε、（％）8 0 1 2 3 4 5 6 （a） N o．可 （c） N o．3 体積ひずみε、（％）（b） No．2 体積ひずみε、（％） 図一8 試験結果と解析結果の比較・建築分野の構造物では、最終沈下量が明らかとな・低圧力領域における供試体とペデスタル、メンブ レンのなじみの悪さによる変位、排水量の測定誤差 れば設計が可能であるなどが考えられる。今回行った一連の試験では、試・せん断変形に伴う体積変化より圧密による体積変料数が少ないため、上記要茜がどの程度影響してい 化の方が卓越するるか把握することはできないが、定性的には士の弾・構造物に対する許容沈下量が最大30cm程度である性挙動から圧密挙動までを比較的良く表現できていまた、今回の解析では、σc一εc関係を4∼6本の直ると、思われる。線によって近似しているが、構造物の荷重レベルが 4． まとめ明らかとなれば、地中鉛直応力も大雑把には推定で 構造物の沈下予測に必要となる土の変形特性のうきるので、2∼3本の直線によって近似することも十ち、粘性土の弾性挙動から圧密挙動を表現する力学分可能である。。一方、地盤を掘削し応力が解放さモデルを提案し、このモデルの適用性を供試体レベれた状態から再涯縮∼圧密へと続く過程での沈下量ルで検証するため、特殊三軸圧縮試験、Ko圧密試験を精度良く予測するためには、試料採取から土質試を実施した。その結果、試験値と解析値との誤差は験開始までの土の物理的な乱れの影響を除去した試最大25％とかなり大きく、改良の余地を残している験データ、すなわち、繰返し載荷試験のデータを周ものの、定性的には粘性土の挙動を比較的良く表現いて解析する必要がある。できていると思われる。 今後は、数多くのデータを蓄積し、これらに対す このモデルは圧密試験によるσc一εC関係とKo値るシミュレーション解析を行うことにより、モデルのみを用いてるため、土のせん断に伴うダイレンタの改，良に努めると共に、地盤一構造物のF EM解析ンシー効果や沈下時間（圧密時問）を考慮できない欠用プログラムにこのモデルを組み込んで、模型震験点はある。が、以下の、煎を考慮するとこのモデルを建あるいは実験構造物の沈下解析を行う予定である。物の沈下予測に適用することは可能と考えられる。一74一8 | ||||
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| タイトル | 弾塑性有限要素法による補強した地盤の支持力実験の解析 | ||||
| 著者 | 大河内保彦 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 75〜76 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33420 |
| 内容 | 表示 第28圓二i：質工学研究発表会旺一14（神戸〉 平成5隼6月29 弾塑牲有限要素法による補強した地盤の支持力実験の解析東急建設㈱技術研究所 正員 大河内保彦1。はじめに 筆者は、模型実験土槽を用いて、棒状補強材による補強した地盤上の基礎の支持力実験を行ってきた1）。また、その実験結果について弾塑性有限要素法によるシミュレーションを行ってきた2）。 今回は、補強材のモデル化を平面要素及び、トラス要素、梁要素で行い、その結果を実験結果と比較したので報告する。2．解析方法 解析対象は、水平地盤で、密詰め（Dr≒90％〉とした豊浦砂上での平面歪支持力実験である。荷重傾斜角度は、約i5。とした。補強材は、アルミニゥム板（厚さ三囲、幅10．8㎜、長さ200㎜）を用い、園一δ魯王5。1に示すように30。の角度で、約10cmに一本配置し荷重た。 解析は、以下のような条件で行なった。降伏関数はMollr−Coulo曲、塑性ポテンシャルはDrucker−P63c醗ragerの混合型を用い、地盤のパラメータは全てのケースで同∼とした。ヤング率は、模型土槽で実王Oc醗施したミニチュァプレッシャーメータのデータの8倍とし、層1攣1約10c憩毎に設定した。ポアソン・比は0．β騙一30。3とし、φ蹴45。（低圧三軸試験を行って求めた）、Ψ＝15。とした。なお、平面歪みで解析をおこなっているため、補強材の断面性能は、単位奥行当たりに換算した。図畦 補強材の配置 解析ケースは、以下の6ケースとした。生）無補強。2）平面要素で補強材を表現するためのメッシュ（以表一！補強材モデル化の評価下一30。メッシュと呼ぶ）を用いた無補強。3〉平薦要素で補強材とEAを合わせた場合。4）平面要素で補強材とEIを合わせた場合。5）トラス要素で補強材を表現した場合。EAEI3皿＞4く躍5〉 要素分割は、ケース三）、5〉、6〉とケース2〉、3〉、4）の二つのパターンを胴いた。上記のケースについて、補強材のモデル化の評価を表一1に示す。蹴なし6）梁要素で補強材を表現した場合。ケース備膚補強材設置方向のみ に交 あ6）＝瓢節点でのみ平面要素 と連売3．解析結果 図一2に実験結果と、無補強の場合の解析結果を澄：皿現実の補強材と同一、＞過大、く過小Numerical S㎞目lat三〇n ofBea点ng Capacity Test ofModel Foo憤ng on Reinforced GfouEd by Elasto−Plastic Fi繍eElement Method：Yasu翁lko OkocbiぐrokyロCons騰cdo准Co．Ltd，1ns痴ute ofTechnology）一75一 して約25％の剛性の増加が見られる。なお、平面要素の要素分割の影響を調べるために、ケースi〉、は、メッシュ依存性によって剛性が約7％増加しているため、注意が必要である。解析は、両ケースとも実験結果の無補強の場合よりも鰯性が低く、ノ0、7ノ ’’0．6’，2〉も岡図中に承した。一30。メッシュのケース2〉でO、8瑠o．5， ’筋o。4中実験無捕強ノノ”冒o．3｝繍螢ケース1）ノノ0．2ケース210，i oその意味では安全側の解析結果となっている。．5 2 2．5 3 3．5 4 4り5O O．5 沈下量（阻ウ 次に図一3に解析結果をまとめて示す。この結果鴎一2 実験結果と無補強時の解析結果を見ると、補強材のモデル化によってその効果が異なっていることがわかる。このため、沈下量i．5o．8㎜付近での補強効果を計算し、図鴫に示した。ノ0．ア’は、梁要素が最も補強効果が高く、トラス要素が最も低いという事がわかった。平面r要素でEAを合禦0．5’ノ ノκ為O、4一一ケース1）一一ケース2）’ ノ ’ノ冨O．3ノノ一ケース3）｝ケース4〉0、2わせた場合、このメッシュでは、EIが80倍弱になることを考えると、平薦要素を耀いたケース3）、ノ， この結果、実験が最も補強効果が高く、解析で0．6ケース5）鼎ケース6）0町I oo o．54）の補強効果が意外に小さく、また、差も小さい。 トラスの補強効果が小さい事は、予想通りであったが、実験と比較してもその効果をうまく表，522。533．544，5 沈下量（磁図一3 各ケースの解析結果わしていない。この事からも、今回のような補強方法の場合は、曲げ剛性がその効果に大きな影響を与えること、解析的にもその考慮が可能なモデル化が必要な事がわかった。 図鴫 沈下L5mm時の補強効果4．まとめ 補強した地盤上の模型基礎の支持力実験結果を、弾塑性有隈要素法を用いてシミュレーションを行なった。この際、補強材について4種類のモデル化を行なった。この結果次の事がわかった。三）無補強の場合、解析の方が変形が大き目にでており、安全側である。2〉解析では、一般に補強効果が実験より小さい。3）梁要素を用いた補強材のモデル化が今回のシミュレーションでは、最も実験結果を良く表現する。 梁要素はシミュレーションには使いやすい要素であるが、数学的には、平面要素と節点での連続性しか持たない。今回の結果では、梁要素を用いた結果が最も良好であったが、弾塑性解析の場合にも、問題が生じないかどうか、今後検討する予定である。5．参考文献三〉大河内：補強地盤上の基礎の支持力・変形特性，第26回土質工学研究発表会，ig9！2）大湾内＝模型実験土槽による補強した地盤の支持力実験と解析，第45回土木学会葎次学術講演会，1990一76一 | ||||
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| タイトル | Bearing Capacity of Softening or stress Dependent Frictional Materials | ||||
| 著者 | Ｊ．ＥＤＩＲＩＳＩＮＧＨＥ・八木則男・榎明潔・矢田部龍一 | ||||
| 出版 | 第28回土質工学研究発表会講演集 | ||||
| ページ | 77〜78 | 発行 | 1993/05/25 | 文書ID | 33421 |
| 内容 | 表示 +'" 2 8( ii] ,30;J;" *(: L #f*if,'"')izj5:^=E -3f'_ 6 JlBearing Capacity of Softening or Stress Dependent Frictional MaterialsN. Yagi, R. Yatabe & O J. Edi isinghe Ehime UniversityM. Enoki Tottori UniversityINTRODUCTION: For the purpose of analyzing stability problems, a method is proposed by the authors namedas Generalized Limit Equilibrium Method (GLEM). As the name itself implies, the method is based on LimitEquilibrium Method (LEM) using force equilibrium and energy equilibrium. Appropriateness of the methodand modifications for various practical problems have already presented through series of papers.The authors have already shown that LEM can give solutions of other methods such as slip line method,10wer bound nlethod, etc. assuming the boundary oonditions properly. In the same way, it is clear that LEMcan give solutions of elasticity problems as well. Therefore, LEM should not categorized as an rough method,but should be modified to input relevant parameters to solve necessary problems.In the Present paper, a method for determining bearing capacity of softening or stress dependent materialground using the GLEM is presented. In the analysis of sofiening feature, peak and residual values ofc(intemal angle of friction) is used for calculating the slip surface and the bearing capacity respectively. In theanalysis of stress dependency feature, corresponding values of c along the slip surface according to a givenrelationship between stress level and the tp is used. There is no guarantee to give exact answers for all theproblems but lirnit values or approximate values can be obtained by this method for practical purposes.ANALYTICAL METHOD: GLEM is used for analysis. The main feature of this method is, failure conditionis considered both on base and interblock planes for the assumed failure mechanism. Statically admissiblestress field and kinematically admissible displacement rate field are obtained for it. Finally an optimizationprocedure is used to find the optirnum shape of the slip surface and the corresponding objective function.Since the given space is limited and the detailed descriptions were presented in previously published papers,further details about the method is omitted here. Publications listed under references and recent proceedingsof annual conferences of JSSMFE are recommended to find the more details about the method.SOFTENING MATERIAL:Overconsolidated clay or dense sandshows a peak shear stl'ength ata 4"furtherstraining "as 3shown by2continuous line in the Fig. 1-a. Thatfeatureis called softening. In a 3triaxial test element, when the stresscertain strain and decrease with4 1e,(nstate reach the peak value, slip planeStrain(b)(a)can be observed at a certain anglecorresponding to the cp (PeakFig. I Stress level on a siip surfacevalue). Further straining results todecrease the normal stress while keeping the slipdirection unchanged. Tuough the triaxial element is c = o.o tf/m2i37.16/m2small to generate the total slip plane within a smallrange of strain, in field problems like bearing q =,o tf/m3 .94 tf/mcsl=40.cbc=40___ csi=40,cbc=30cs =30,cb0=30capacity or earth pressure, Iarge strain range has to .be followed to generate the total slip plane. If abearing capacity problem is considered on a groundc=40of softening material, after generating the total-A 1.L *failure plane as shown in the Fig. 1-b, oorresponding c*1 = c cor esponding to slip surrfacecP = 40c* = 30strain states on the failure surface can be roughly cb*= ccorresponding to bearing oapacityshown in the stress-strain curve as shown bynumbers I 4.Since the stress state frorn I to 4 reach peaklevel at different instances, when the stress state at 4Fig, 2 Variation of bearing capacity due to peakand residua! vaiues of cbecomes peak that at I can be close to residual as shown in the Fig. l-･a. Therefore in this analysis it isassumed that the slip plane is govemed by the cp While the bearing capacity depends on the tpr (residualvalue).77- IJsing GLEM, a bearing capacity problem as shown in the Fig. 2 is analyzed as follows. First the optimumslip surface was determined using the cp , In the next step, using the slip surface determined in the previousstep and cr ' the correspondillg bearing capacity is calculated. Those two are assumed to be the maximu;n andthe minimum of the corresponding bearing capacity. The least possible value of the bearing capacity can beobtained by assuming the slip line and the bearing capacity both depend on the cr ' Analyzed results areshown in the Fig. 2. In actual situation range of values of c should be used on slip plane depending on thestrain level. The calculated bearing capacity is clearly approximate value assuming an idealized stress-strainrelationship as shown in dotted lines in Fig. 1-a. Therefore it should be noted here that the purpose ofpresenting this method is to show the possibility of considering softening in LEM.40STRESS DEPENDENT MATERIAL : It is known that the value ofc 35-･ ･:> : e!Jj' ' "e f?¥cc jdepends on various factors. In this section variation of that on stress:=j +e =t ?olevel is considered to calculate the bearing capacity. In classical LEM ao 'analysis a constant value of tp is used along the slip line. In the present c"" '"' ･ t.e ¥/c. l ?:e c*'of, spaper, results of an attempt made on taking the stress level dependency 2s- j ; ･- .on the c into consideration is discussed.A variation of ip with the stress level is used in this analysis based 20on some experimental values as shown in the Fig. 3. Even it is possible15to input the variation as it is, for the sake of simplicity a simplified o500ioooi500linear variation as shown by dotted lines in the Fig. 3 is used. aAnit/m"iterative procedure is used to calculate the tp oorresponding to theFig. 3 variation ot c with stress ievelstress level on slip planes according to the given function and from thatcalculated value of ip again the stress level is calculated. The procedure is repeated until a certain accuracyis reached. Finally the bearing capacity is calculated for that system.Two bearing capacity problems have solved using the explained procedure as shown in the Fig. 4.According to that the variation of the bearing capacity assuming a constant value of and using thedependency feature, for large footings it is much effective cornpared to the small footings.1 371 .6 tf/m2208.82 - o = o,o tf/m2c =tr/o.o rflm3Y=2.0ttlm3Y=2.0tf/mq = 1,0 tf/m2 q = 1.0 ff/m2195.1 tfl:22 2932.0 ff/m(5s2) e) qs :,¥ ¥ L cF);tdP:ip)/c constan co/¥ ¥.]6)'g)f(5"corresponding c value c vary with stress ¥ ¥:: : 339.86 g.76 ss.1l )fgb' e)e;9¥ ¥3'??T.v r:66on surtaceFig. 4 Varintion of lhe bearing eapaci es of two footings due to change of stress levet atong the s ip lineCONCLUDING REMARKS: The method proposed by the authors, GL,EM is used to analyze the bearingcapacity on a softening or stress dependent material ground. Though the answer is not exact, approximatevalue can be obtained by this method for practical purposes The idea behind presenting this paper is to showthe possibility of extending the limit equilibrium method to handle more cornplicated problems and to discussabout the necessity in developing the limit equilibrium method since it is a good and simple tool for practicalengineers as well as for researchers,REFERENCE:S:i)Enoki, M.et. al.(1991-a): "Generalized Limit Equilibrium Method and its relation to slip line method ", Soilsand Foundations, Japan, Vol.31 (2), l-13. ii)Enoki, M. et. al. (1991-b): "Relation of L,imit EquilibriumMethod to Limit Analysis Method", Soils and Foundations, Japan, Vol.31 (4), 37-47.-78- | ||||
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- タイトル
- 地盤データの立体的抽出表示による地質構造の検討
- 著者
- 山本浩司・澤田純男・岩崎好規・諏訪靖二
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 1〜2
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33392
- 内容
- 第28翻土質工、学研究発表会C−0（塗申戸〉 平成5年6月1地盤データの立体的抽出表示による地質構造の検討 （財）大阪土質試験所正会員 0山本浩遡 〃 〃 ？睾醸ヨ糸屯男 〃 〃 暑崎好規 〃 〃 諏訪靖二 7． はびめ‘こ 地盤の3次元分布を分かりやすく表示するために様々な立体的表現方法が試みられているが，その多くは陰影法による鳥鰍図のような物体の表面だけを認識するものである。一方，地盤データとして多量に入手可能なボーリング調査情報の一つ一つは，深度方向に複数の地層が重なる1次元情報であり，各層の地質学的な対比は，従来2次発断爾上で行われていることが多い。本報告は，地盤情報データベースにダイナミックな3次光表示機能を付加して地域地盤の特定の地層を抽出表承することで，地質構造を全方向から視覚的に認識して立体的に掘握する試みを行ったものである。 2．地層の対琵とヂータベ篇スゲとD 地盤情報データベースのボーリング調査情報の地層対比は，微化石分析等の地質学的調査や既往の研究の結果を基本にして行った。つまり，基本となるボーリングや地騒断薗をあらかじめ選定し，その屠序を近傍のボーリングに対比して拡大した。作業はすべてコンピュータの画薦上で，データベースから作成される断面図と舛話しながら，対象層の上・下面境界をマウス操作によって入力した。また，この作業においても，地質構造の複雑な場所ではその立体的なつながりを把握するために後述の3次元表承を併用した。 このようにして抽繊した地層情報は，ボーリング情報データベースと個々のコードで連結される「地屠データベース3に逐次集積した。なお，この地層対此の構報はその時点における判定結果であり，ボーリング情報の追加や層序に関する新しい解釈の発生とともに，常に修正と更新が可能な体制とした。 3．増盤データの立体的舶出舞ボによる地質構造の梗討 θ3次充喪示システム1システムの開発に際しては，地層のつながりや構造が最も理解しやすい視覚を任意に選べるように，表承に対する目の位置を自由に移動できる（表示舛象を連続的に回転・拡大できる）ダイナミックな表示機能を重視した。そのため，ハードウェアには3次元グラフィック・エンジンを搭載したエンジニアリング・ワークステーションを採用し，基本ソフトには1将s心Lを用いた。 2フ地層対比におげる活用1地屡の構成や構造を表現する代表的な方法は断面図であるが，地層の分布が平坦でなく構造の複雑な場所では，その理解が難しい場合が多い。今回の地層対比においても，その様な場合には3次元表示を活潮した。図一1は，平行する2つの断藤の柱状図を立体表承したものである。水平スケールは鉛蓬値の1／30であり，粘土層のみが表承してある。図からは，尚断面ともに上部の粘土屡より下の各腰が東に向かって傾斜していることが一目瞭然であり，2つの断悪の間にボーリングを追加すれば各騒のつながりが立体的に把握できることが分かる（ここでは，紙薦の都合で翻愛した）。 3ク地質揮造の検討箏例：ここに示す事例は，文献三）によるMa12屠（第1洪積粕土層）と天満砂礫層く第玉洪積砂礫層）を袖出表示したものである。図一2に示すように，対象とした地域は西大阪の淀川編辺である。図一3（a），（b）は，約260本のボーリングから両層の地層情報を摘出して，Ma12層は各点の三角形メッシュでその上面を表ボし，天満砂礫屠は棒状に蓑示したものである。また，（a）図は大阪湾側のやや葛い位置から眺め，（b）図は視線を地層に対してほぼ水平に降ろして眺めた表示であり，ともに水平距離は鉛直スケールの王／50としてある。なお，各図には現淀川の位置をMa12層の上面に投影して示してある。 この地域のMa12層の上面が旧河娼によって削り込まれていることは文献1）に詳しいが，（a）図からはその範囲が内陸に向かって広域につながることが把握される。大阪湾の沿岸部における肖llり込み跡は，現溝川の淀川の講側にあり，その川福の約3倍を有している。淀規の北にも一筋の窪みが見られる。また，（b）図からは天満砂礫屡すなわち沖積層の下強が，Ma12屠の起伏に比べて平坦であることが掘握される。StudyonGeologicalStructureby3−DExtrac鍍onDis緋ayofGroundBor董ngLog、Koji Yamamoto，S嚢mio Sawada，Yoshinoh Iwasak圭，Seij隻Suwa（Geo−Research Inst”Osaka So玉lTest Lab．〉一1一 ＼ ／！ ／B女llll曄j醤iil ＼ ． 一 議 墜陶一 s ＼．＿、＿一E＼ 丁＼＼ 国 臥一隻ノ’一5日 V：9篇1： 300 図㎜1ボーリング断藤の立体表示例 3km Oボーリング点図一2地盤データの抽出範囲E ／ ／ N、／− 4．おわヲに ダイナミックな3次元表示により地質構造を幌覚的に把握する手／一 酵 ／− ／一＿／r 天満砂礫層 ＼一50法を提案した。コンピュータ画薗上では，色調やさらに複雑な表現が操作できるが，本文では紙面上に表示する必要から簡略な事例を紹介した。 また，今後の課題としては，土質工学的特 ／‘『 Ma12層上薗 現淀川の投影 ＼ 爺＼ ／ ＼＿／V ：歪r歪瓢1 150図一3（a）地履の立躰的抽出表示の例！性の抽出表示や，透明感を持たせた表示方法などに取り組む予定である。W∼rへ ＼＼δNFE ＼ 鉦天満砂礫屠一5II参考丈献図一3（b）地層の立体的抽出表、示の例2王）土質工学会関亟支部・ 関茜の大深度地盤の地質購造とその特性の研究委員会／地下空閥の活用と技術に関する研究協議会 （1992〉1関薄地盤， 212p一2一
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- タイトル
- 土質データベースを利用した地層線評価システムの開発
- 著者
- 尾畑和彦・尾関正典・大橋正
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 3〜4
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33393
- 内容
- 第28回土質工学礒究発嚢会C−9（神芦） 平成5年6月2土質データベースを利用した地層線評価システムの開発中部電力株式会穀尾関 正典 尾畑 和彦基礎地盤コンサルタンッ（株）大橋正1， はじめに 地質調査結果の一つとして表現される地層想定断面図は、設計上重要な意昧を持つが、対象地域の地質学的堆積環境、周辺地形、過去の工、学的な諸定数の統計値、色調、含有植物などの整合性により、各地質技術者の専門的な知識、判断の集合として作成されるが、相当量の主観的要素が含まれる。 したがって、同じ地域の駈面図を作成したとしても、地盤情報の解釈の相違により、異なった地層断面図となることさえあり得る。 近年、コンピュータの急、速な発展により、地盤情報の集積と、これを利用して、地層断面園の自動作成の試みも開始されてきている。但し、一般的な基準、ルールのみで地層区分、境界を決定することは、あいまいさの判断も伴い、非常に困難であり、人工知能（A I〉の導入が必要となる。 一方、地層断面図中の地層線の決定作業は、各地質調査技師の作成する土質柱状図の記載程度により左右されることが多く、なんらかの判断基準の作成が必要と考えられた。 筆者らは、地層断面図醸動作成に伴なうA I導入の前段として、現在開発中の土質データベースシステムにおいて、あらかじめ専門家が判断した地域地盤情報をデータとして入力しておき、統計処理により地質調査の結果得られた各地層線の信頼性評価を行うシステムを作成したので報告する。2， システム概要本システムは、図一1に示すように、現在開発中の設計支援を想定した土質データベースシステムのうちの、出力サブシステムの一つである地層断面出力システムの部分である。 土質データベースシステムに記録されている対象地域別の、麹層区分データを基に、各地盤定数を統計処理し、最も信頼性の高い位置（深度あるいは標蕩〉に地層線を修正するというものである。一タベース土質柱状図土質試験結果基本的情韓 土質柱状図 ±質試験断面図作成 原位置試験 液状化・等高線 機能概要としては、以下o 回購 調□ 5に承す4項目である。 三）敷地平面図を用いた 地層境界判定地域地盤情報ベース 統計処理範囲の指定 2〉地層線評価パラメータ紺象範囲データ統計処理敷地詳細図・任意測線指定 任．激地厨断面作成 の統計処理（指定範囲内〉 3）統計処理結果と屡庫 対比及び最適地層線深ユーザーチヱンク機能・歯力 度 （標高）の決定 4）ユーザーチェック 機能の付加図一1 システ・ム概要DevelGp組enいIGeologicalSeεtloaMakiagSyste組byGeH農fG【眠aUG巨Database，M，Qzeki，K，Qわata（C長伽ElectriεPowelCG，，inc、），T，Ohas瞬（翫so−libaaCo鷹sultaatsCo、，もt虚，）、一3一 3、地層線の評価 1）評価パラメータ 地層線の評価パラメータとしては、実際の地質調査データの各試験実施頻度、実務撞当者の地層線決定の判断指標のヒアリングなどから以下に示す5種類のパラメータとした。なお、評価値としての各パラメータには、実施頻度、パラメータ毎の相関性を考窟し重みを設けた・ 土質分類＞N値＞色調＞粒度特牲〉コンシステンシー 2）地層線の評価断面測線 土質データベース（地域地盤情報ベー 1番目ボーリング孔ス）にあらかじめ登録されている地層境界を一次地層境界とし、これをベースに地層断面図を作成しようとする範囲の評価パラメータの統討処理を行う。その後、断面図に表される各孔毎に統計値に第一次地厨線（1岨，雨⇒地域地盤情ベースn地覆線パラメータ評価＞瞬賂土層 8N儀沖横砂層 醐粒度 十陣積粘土筋 A鵬1総合判定製性撫該最も適合する境界を図一2に示す手順に沖積粘土贋 A監2 上腐艀儀 下層酵価沖穣砂層 A51従って処理し、2次的な地層境界として洪積潜 Oon−51m》 十 一n−4（m） 十 一 十 一地域範囲内 範囲外 o 一 一 十設定する。n十4（m） 一 十π十5（m） 一 十 図一3に地層線評価結果と出力された凡傍地層断瀟図を示す。4。おわりに 図一2 地層線評価の流れ 土質データベースシステムを稠胴して、あらかじめ専門家が判断した地域地層ベースをデータとして入力しておき、統計処理により地質調査の結果得られた各地層線の信頼性評価を試みた。その結果、各地域における代表層序の評価・決定はある程度表現可能との感触を得た。しかし、代表地層内に存在する薄層の処理、不整合の取扱いなどの問題が残された。また、評価パラメータの的確さ、曖昧さの表現など、今後、基本的なルールでは処理不能な問題について、専門家の蔦度な知識判断材料を取り込れた、A王（エキスパートシステム）導入についても検討していきたい。鴨懇 No、宝 No．2 No．4 ，8燃、「畑 『瀦顛「「＿、．、 ．瀟r，旧四 、了τ了 111三∩昌卑 n一雛 栂 驚l l 鰯覇， l H ヨ ヨ モ まじ こ窃 「呈「ま．．三．．圃目日11i畷〕 ・4・‘’ l i l l u朋 ・？？勢照ii門ll、鞍耕l曇i・η，i．．．i”liii閣 i劃l 口涯 ““鞠 ・・繊 号・1・門1・1「「腿 一鯉・ き モ ヒ鰯…・r；確帽 憂lll肝磁、i ii目 l l目 口昌 目i l51「翻 以，㎜、⋮貝illl l…N…匹 l iN口．，i』1昌 i i「目一 a ““ 慌ン＝三．u三、 B l i i i g i i i l 9…“μ B i i巨 ，涯i ＿しjj 飴ユ1一： 、臼 触 i工il一鰯 等貯11舶筈口目 り一‘ 舶■ B l l 働ユ ゑNo．5l一認ヨ ひ ロ目ll選1 ・辱頃 iii，目’nl陣1…iii｝ l ii l l図一3 地層線評価結果（出力断面図例）＜参考文献＞1〉尾開，尾畑，菅野，大橋1電力設備を対象とした土質データベースシステムの開発，地盤情報のデータベースに関するシンポジウム，19912）稲崎：断面図の自動作成法，地盤情報のデータベースに関するシンポジウム，扮91一4一
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- タイトル
- 締固め管理の自動計測ロボットの開発
- 著者
- 吉村貢・三嶋信雄・瓦川善三・上田貴夫
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 5〜6
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33394
- 内容
- 第28［弼二」ヒ質コニ学田ξ究発表会C−7（神戸） 三i三成5年6月3締固め管理の自動財測ロボットの開発日本道路公國 試験研究漸 正 蕊嶋信雄 同 大阪建設局 董 篤川善三㈱竹中工務店 技徳研究所 正 上田貴夫ソイルアンド』ロッ欠ンジニアリンク’■㈱ 正O吉村 貢1．まえがき（研究開発の背景と国的） ラジオアイソトープを周いた蓑面透過型密度・水分計（以下rRI群雛」という）は道：路・ダム・宅地造成などで大規模な盛土工事が行われている現場で・締固め品質管理に用いられている。日本道跳公団では，現在，施工管理要領にRI計器の仕様とこれによる品質管理方法を規定している。 表面透過型RI計羅は図一！に示すように，地盤面に検出 検出韻 検出器器を内蔵した灘定雛本体を接地し，密封線源を装着した棒を （3海管） （GM管）地中に挿入する。線源からはγ線と中性子線が常に放尉されており・地中から検餓雛に至る間に土を構成する元素の外核 ハぬ ヤ ぐ 1（） ハ1電子，原子核と相互作馬し，散乱や吸収されたりした後に入 卯 解り射する放射線量を計測して湿潤密度と水分密度に換算する。 RI計穰自体はマイクロコンピュータが複雑な演算を行い， ぞLCD表示や内蔵のプリンターへの出力など，最新の電子技術が投入されているが，測定衝の平滑化やハンマリングによる削孔など人力による測定準備作業がある。そこで，迅速施 密封線源工や省力化に対応し，より高度で信頼性の高い測定を行うために，一連の測定作業の自動化の研究開発を行った。 図一1 表面透過型RI密度計2． 試作研究ロボッ ト 表面透過型RI謙雛の測定手順は，P測定器本体を接地する部分の表面平滑化，②線源棒を挿入するための剴孔，③測建羅の接地→計測，のようになる．これらの内，①は広範な地盤面への適癩性を碗保した上でのロボット化は困難と考えられたので・自動計測ほボットには締固め施工面程度の不陸には前処理なしで適用できるRI計器を開発することとした。②と③は1軸に動作するメカ謁ズムに測定器とドリルを組み込むことで対応した。図一2に自動測定の流れを示す。 ： 1 ステージ下降；i灘定開始命令H と醤欄底面のタッチ計測（1分）1 ス勢ジ塀・復州図一2 自動測定の流れ 図一3に試作研究ロボットの概要を示す．走行車岡としては軽トラックを使爾し，RI計器及び自動計測のための付帯設備を荷台部分に搭載した。車岡の運転と測定の開始命令のために要員が一名乗車する有人のロボットである。付帯設備はR工計器が出入する開口部のスライドドア，および昇降装置で構成されており，｛C100Vで動作する。動作用の電源は小型の発電機を使馬する。Develop恥entalStudyoftheAuto捌easuri臓gRobo七fortheQulityCo漁trononSoilCompactionProcess：爬．蝦SHI躍AandZ．KA珂ARAG醐ム（JapanHighwayPublicCo．），T，じ琶DA（TakenakaKomutenCo．，Ltd．），阿．YOSHI朋R〈（Soila恥dRockEngineeri負gCo、ヲLtd，〉一5一 昇降用モータ／動力は小型発電機（荷台に搭載） ．・・ドリノレモータ［一〆 ．ドリルビット（線源を装著） スライドドアi．即モータIl／1／ 8燥作部十モニター翻 一轍o〃○○辺園一3 自動計測簾ボット試作研究機の概要現場での計測作業は・測点に車爾を停止させた後，測定開始ボタンを押すだけで，図一2の流れに従って順次作業が進むよう動作装置とセンサーを爾いてコント胤一ルしている。翻定開始ボタンを押すと、①開口部のスライトドアの状態をセンサがチェックし，完全開放までドアをスライドさせる，⑦ドリルの回転を開始し，ステージを下降させる，③R王計器底面のタッチセンサが接地を検畠した後，わずかだけ遅れてステー一ジの下降とドリルの回転を止める，④測定のための動作が完了したことを受けてR工討器の潤定がスタートし，1分後にエンド信号をデータ列と共にコントローラに出力する，㊨ドリルを回転させながらステージを復帰位置に上昇させる，⑥必要であればスライドドアを閉じたのち，車両の走行が可能であることを示すランプを点灯させる，という一連の測定動作を行う。3。現場適馬性の評価 現場麗境での自鋤計測ロボットの試作研究機（図一3）の動作が設謙時に想定した通りになるか，を主テーマに適幣試験を行った。この中には付帯設備を搭載した状態での車両の逢行性の評樋も含まれる。 表一1に評価項霞と適馬試験結果にっいてまとめる。全体評価としては自動計測ロボットの主要機構である付帯設備に聞題がないが，不整地の施工現場内で走行する車両の性能に問題があり，照輪駆動タイプの車両が必要と考えられる。裏一1 自動討測ロボット試作研究機の適尾試験結果車面性能前進50k搬痛以下，後進1鰍mハ以下で直進・右左折ゆ良好1凹凸部走行性材料撒き出し面程度の不陸面で異常な車体のゆれなし軟弱部逢行性車両の能力範囲内では対応できるが限界がある機構動スライドドアと昇降装置の動作・位置再現性吟良好一連の測定作業流れをスムーズに制御締良好作制御装置動作卜iミ5付帯設備平坦部楚行性4，おわりに ここに示した試作研究機での結果を踏まえ・現控・実用試作機の開発に着手している。謝辞＝現場適溺試験は山陽自動車道久留美工事内で実施した。関係各位のご協力に感謝し塞す。一6一
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- 自動計測ロボットの誘導装置の開発
- 著者
- 中崎英彦・三嶋信雄・瓦川善三・石瀬俊明・吉村貢
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 7〜8
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33395
- 内容
- 第28回±質工学研究発表会C−7（神芦） 平成5年6肩4霞動計測ロボットの誘導装灘の開発疑本道路公図 正 三騰儒雄 正瓦川善三㈱竹中工務店 正○中騎英彦 石瀬俊明ソイルアンド惚ックエンジニアリング㈱ 正 吉柑 質1．まえがき（研究の背景と目的〉 社会資本整備の必要性が瞬ぱれ，政府も積極的に取り組む姿勢を示しているが，人P構成からくる若年労働力の減少傾肉と，いわゆる31くによる悪イメージとの相乗効果により，建設業における労働力不足は深潮になると予想されている。 これを乗り切るには，大編な省人化，ロボット化が不可欠と考え，その藷盤技術となる自動誘導システムを闘発してきたが，今圏RIを周いた密度・水分肉動測建車雨への応粥を試みたので，その概要を報告する。2 誘導システムの概要 今回瀾発した誘導システムは，図一1に示すように既知の座標点に設遣された固定局と，車両に搭載された移動局が，相互に相手の出す識別光を追尾することにより，位置串しと通信を行い車雨を目標地点へ誘導しようとするものである。目的地圃 （×2、Y2）くXO，YO）θ（菟筒労尚角｝ 双方陶追羅方式の長所としては次のものが相方向追縄上げられる。①相手の方向にだけ光を鵠せばよいので， φ 到達距離（誘導可能域）が大きくなる。（車体角｝ ψ②車岡の位麗を算出するだけでなく車体角 （ 地への 労向角） も算定できる。 1，Y1》③識別光に信号を乗せることにより双方向國 通僑が可能となり，他の遍信手段によら X崖鞘XO一トr oo8θ V崖一YO一ト81轟θ ず車廼を誘導することができる。図一1誘導システムの概要3．システムの構成 システムは麟一2のように構成され，各部 凋定局 移勤縄 R I鶉健躍瑚 視準することにより座標系を定める。②測定地点の座標を測定順にインプットする。 図一2システムの構成③輩両を視準し双方向追尾状態にする。④最初の測定点に車岡を誘導する。⑤測定地点から一定の範囲内に車岡が誘導された後，測定を開始する。塾evelopemenもa1St睦dyo重帥idi昭seyste阻ofA姐to阻easuringRobot：翼，剛S紅1匿A巳BdZ、KA響ARAGA響AIJ畦P船11igh響ayPublicCo，1，H，NAKAZAR1絃氾dT，ISHIS翌ITakenakaK剛tenCo，，跳ω，雑，YOSHI躍RA｛SoilaRdRock肋g短eermgCo。，Ltd，1一7一 ⑥測定終了の信畢を受けた後，次の地点に誘溝する。⑦以下これを繰返し，所定位置に車を誘導した後作業を終了する。表一1各構成部の機能4。現在までの主な成果 移動局を搭載した実験車両を写真一1に示す．現在はまだ，ホストコンどユータ車岡の行先，制御量の指示園 定 局ホストコンビュータの指示を移動局に伝える。RI測定ユニットを設置していないが，操作用の油圧ユニットとシーケンサープログラムは完移動局を追尾する。備している。移動縄からの通信を受け取る。 実験棄両はミニパワーショベルを改造し，各油圧系統をマニ移 動 周固定局からの指示をシーケンサーに伝える。ュフオルダーブロックに集め，圃定局を遍尾する。各系統を電磁弁で開閉できるよ箪岡の状態，RIの測定値を圏定局へ知らせる。うにしたものであるが，主な仕．様は次のようである。シ ー ケ ン サ ー油圧系統の電磁弁をコントロールして撃RI測定に関する一連の動作や，車両の運転を行う。 最大速度 60c臥／秒 （前進・後退とも） 制御可能最小ステアリングRI測定ユニット測定開始の指示を受け，シーケンサーに組み込ま 角度 2。れたプログラムに癒じ，一連の作業を行い，土の （侭し地盤により変化する）密度・水分を測定し，結果を移動局に渡す。 車両の最大回転速度 4回転／分（240／秒） 実験ヤードの関係から現在では最大50船以内での誘導実験しか行っていないが，上記車彌の主要仕様において， ・1、滑「麟競一鰐評欝琴贋標到達地点へ50c皿以内の耀度で誘導でき，RI測定車へは十分対応が可能であることが確認された。5．おわりに 本システムは，測建華岡だけでなく，ブルドーザー，モータ・一スクレーパ，パワーショベル等の建設機械の無人操作に編広く応罵できるものと考えている。 これらのことが可能になれば建設工事の24時間作業体劉も現実的となり，建設業の受けるメリットは非常に大きいと思われる。 今圃の報告は，初期段階のものであるが，今後制御曹能距離の拡大や安全性の確保などを進め，実用システムに耐えるものにして行きたいと考えている。写真一1誘導胴車爾一8一
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- コンクリート廃材の有効利用に関する実験的研究
- 著者
- 柴田英明・斎藤顕次
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 9〜10
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33396
- 内容
- 第28圏土質工学研究発表会D−9（神戸）平成5年6月5コンクリート廃材の有効利周に関する実験的研究国士舘大学 正会員酉松 建設 正会員○ 柴田 英明 斎藤 顕次1。はじめに 近年、道路改修、コンクリート建設物の解体及び建設工事に伴って発生する建設残土等の量は、無々増加の一途をたどっている。これは全て産業廃棄物として処理されるため、処分できる筥所は港湾埋立地や指定ざれた廃棄物処理場に限られている。その為これらの処分できる量は極めて少なくなっているのが現状である。また、処分に伴う自然環境の破壊や運搬に伴う車公害等、新たな社会問題を生みだしてきている。一方建設工事においては、骨材としての由砂等の資源の確保が難しいという問題が発生している。これらの諸問題は、大都市部で深刻な社会問題にまで発展しつつあるのが現状である。本研究では建設残土の有効利爾の一つとして、コンクリート廃材やアスファルトコンクリート廃材の再利絹について着目し、特にこれらのコンクリート廃材を骨材として再利用アスコン廃材する場合の可能性について検討することを研究目的コンクリート廃材とする。なお、コンクリー1・廃材をコン廃、アスファルトコンクリート廃材をアスコン廃と呼ぶことにする。吸水率（器）髭重（9／c既3）粗骨材細骨材6，25724，9672．36至租骨材6，760細骨材40，8002，788裏．1廃材の吸水率・比重2．実験概要 2L．．1、．．試1獲＿廃材』と：して無筋コンクリート及び それぞれの廃材をクラッシャーにて破砕させたものを使用した。なお写翼1、2にコンクリート廃材を電子顕微鏡掻影したものを示している。コン廃やアスコン廃は通常の骨材に含まれる石英、長石等のほかにカルシウム系の結晶体がみられる。コン廃は水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、石膏、エトリンカイトなど通常のコンクリートにみられる結晶が検出されている。一方、アスコン廃には炭酸カルシウム等はみられるものの水酸化カルシウムはほとんど検出されていない。0．074欄以下の土として木節粘土．を用いた。2，2 路盤・腰各床季オとして廃在塾臼を撮ぜた場合 突固め回数を4，種類（ε＝17，42，67，92〉 とし、廃室オを各々 （0，30，50，7〔），100％〉 で土と混ぜた場合について通常のCBR試験を行った。なお含水比は6100Q C l7謬田C42・△c67卜訳蕎．憲5。G AC㎝・・ノノノ勢00．074、0．蓋50．30．61．22．5 5 10 20 フルイ目の呼び寸法（mm〉 図一1 突固め回数による廃材の粒度分布写真．2 〕ンクリート廃材（殉000倍〉SもudyontheeffectiveUseofConcrete）astesH l DEAK i S畦l BATA （KOlくUS整｛l KAN UN IVERSlτY）KεN31 SA l TO （錘I Sド1卜1ATSU CONST，CO．，L掌D）一9一 ％前後とした。2．3 モノレダノレとして廃材〕を混ぜた場合92 jiSA U98にもとずき、コンクリート圧縮試験を行った。水、セメント、廃材の配合比を1：2：4とし、養loo生日数を3，7，28，56日とし、供試体はそれぞれ訳5本ずつ作成して実験を行い、各廃材と通常の骨材を混魑ぜた場含の比較検討を行った。㎝顛qコQ3。実験結果 3 粟 廃材の粒子破砕率及ひ吸水痴 図一茎に各突置め回数による廃材の粒度分布を示す。50また、表一1に吸水率を示す。図一1よりコン廃は初期エネルギー（17回）により12％粒子破砕を起こすことがわかるが、アスンン廃では高エネルギーになってもわずかしか生じないことがわかった。1700 30 50 70 1003．2 路盤。路床本オとした場合 廃材混入黙・（％〉図一2 コンクリート廃材混入率とC B R値の関係 図一2，図一3に各廃材凝±と混ぜた場合・のCBR値を示す。これらの図よりコン廃を混ぜた場合、混入率30％で突固めエネルギーの増加に伴いCBR値も増加している。即ち、十分路盤・路床材としての支持力をもった地盤iと判断できる。しかし、アス漂ン廃を混ぜた場合、その増加率が低く路盤・路床材としてはあまり適さないと判断できる。3，3 モルタルの骨材として馬いた場合 図一4に養生欝数に対する鷹縮強度を示ず。灘ン廃を熔いた場含、初期強度から300k g fと大きい短を示し通常のモルタルよりも大きい懐を示しているが、これは駆ン廃の吸水率が通常の骨材より大きいため真の水セ、ズント比が小さくなるためと考えられる。逆にアスコン廃を使用した場合、56日たっても200kgf前後と小さい値を承しているが、これはアスコン廃の水との親和性が悪いため強度低下が生じるためと考えられる。4．結論及び考察 イ．諏ン廃の場合、路床・路600盤材やセ．ズントモルタルの細粒土（砂など〉の代わりとして爾いることは十分可能であると判断できるが、コン廃の吸水率にっいて考察する必要がある。 ロ，コン廃の吸水率が高いことを利用すれは、高含水比地盤への添加剤としての利用価健を考えることができる。 ハ．アスコン廃を通常の骨材として利馬することは難しいと42訳遡にΩ喬Q500 30 50 70 100 廃材？建入率（％〉図一3アスファルトコンクリート廃樗混入率とCBRl眞の開1系○○◎500コノ廃0秘響誠400○翼通常の骨材 臼績300課出㊧ □臼口 200アスコン廃100，慰われる。 二。今後、コン廃に木材、金属、紙、ガラス等を含む場合について検討する必要がある。00 3 7 28 養生弩数 （目）図．4 養生霞数に対する圧縮強度一10一56
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- 短繊維混合補強土の原位置混合試験(その１)
- 著者
- 加藤俊昭・林義之・喜志田聡
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 11〜12
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33397
- 内容
- 第28匪敗質工学研究発表会K−14（神戸）平成5年6月6 短繊維混合補強土の原位置混合試験（その1）建殼省土木礒究所 正会員 林義之、土木研究センター 喜志多聡、 ㈱間 組 ○正会員 加藤俊日召鴻池組：石井昭紀、エス劫エス：長坂勇二、大阪防水建設1大顕向正明、加藤建設：山本健、熊谷組1堀内晴生、佐藤工業1稲田広文、銭高組：佐藤常雄、爾特建設：高橋春仁、日本舗道：西村拓治、フジタ：蚕川和夫、麻生セメント1安在六男、大阪セメントニ荻野拓哉、鐘ヶ淵化学1大滝恒雄、大日本インキ：内山正葵、秩父セメント：田坂文宏、輌人：岡村膿弘、菓洋紡績：水野義則1．はじめに 本文は、建設省土木研究所と（財）土木研究センターおよび罠間38社（ハイグレードソイル礒究会）による共同研究r混合捕強土の技術開発に関する研究」の成果の一部を報告するものである。混食プラントグループでは、土砂と発泡ビーズおよび土砂と短繊維を効率的に混合撹はんする方法についての検討を行っている。それぞれの混会土の材料蜷性については殿報（例えば、第27勲土質工学蘇究発表会講演集Rp。2435∼2440、pp．2515∼2520）に詳述されているので、これらを参照されたい。土と短繊維の混合にってはこれまで複合リボンミキサ・2軸パドルミキサでの混禽試験実績がある。今回はプラントを設置せず原位置で土砂と短繊維を簡便にしかもより効率的に混含する方法についての検討結果を報告する。2．試験条件2−1 試験対象土／ 短繊維を原位置で混合するのは本実験がはじめてであったため、土砂材料としては 比較的混合性の良い砂を胴いた。試験対象土の物理特性を表一一1に示す。2峨 混合材／ 混禽に用いた短繊維の材質はいずれもはポリエステルである。これらは、定墨供給性と 経済性を重，裸したウエッブ（切漸糸（SF）をからめて真綿状にしたもので幅1m・厚さ雄照臥糸長 さ5勧m、糸太さ2de）と開繊性を璽視した短繊維（運続糸（TOW）糸を一定長に切断したもの、長 さ30m田、太さ21de）の2種類である。混含攣は土砂材料の乾燥璽量のO，2％とした。2−3 混命機械／ 一般に蓑房安定処理に使胴される小型スタビライザを用いた。本機の仕様を衷一2に 示す。走行速度は1認而nとした。槻はん羽根の形状を写翼一1に示す。2−4 施工手順／ ①盛土材料を撒き出し、ブルドーザーで30cmに敷きならす。 ②ケース1：蓑膚にラップの敷き込みまたは短繊維をの散布（今回は人力で行った）。 ケース2：表層5cmをすき取って上記作業を実施後、再びすき取った土砂を繊維に かぶせる。 （混禽材を土砂中に事前に埋め込む。図一1参照） ③スタビライザを一定速度で走行させ、通過1醸毎に混禽状況を鋸視で観察する。 ④十分な混含が確認されたら、サンプリングを行う。3．試験結果 スタピライザーの是行は3園行った。走行後のラップ、短繊維のそれぞれの混含状況を写翼一2、3に示す。ラップは走行回数を増舶しても一量予切れた真綿状のままでほとんど開繊が進まない。一方短繊維は、1回走行時にはまだ塊りが認められるものの、走行回数の増加に伴い、土中に短繊維がひげ根状となり良く分散していることがわかる。これは今回短繊維を事前に手で十分に開繊しているのに対し、ラップは繊維がからまったままの状態で土申に敷設されており、繊維の太さも2deと細いものであることが開繊不良の要困として大きく影響しているものと思われる・ また鼠視で最も良く混禽された短繊維の土中埋め込みのヤードでサンプリングし、水洗い試験を行った。その結累、乾燥土に対する繊維の含有墾は、0．16、0．19、O．42％であり、多少の塊りは存在するもののスタln−site赫ixir｝9testf。rSh・rt−Fib弓r一自eiBf・r。edS。ilslY・shiyuki目AYAS田（Public騨・rksReserclllnstitute，MinisセryofC。ns柵ctioA），Akira民IS討IDA（Public田orksReserchCenter）Toshiaki尺解0（暮AZAMACORPOO鯉ORAτ10賛）etai．一月一 表一 1 対象土σ）痔勿理特性ビライザーの混合性がある程度確認された。4．まとめ 材料の供給に関しては、ラップは原糸のハンドリングが容場で定量供給の制御も比較的しやすいが開繊性や分散性に劣る。試 料 ”σ．砂臼然禽水比（％）13．6維機械メーカと検討を進めている。91土比 重 また混合機は今回在来スタビライザをそのまま用いたが、繊63し今回は手で開繊したこともあり、この装置については現在繊粒 度砂シルト粘 短繊維は梱包効率は落ちるが、開繊牲、分散牲に優れる。ただ2，671統一分類維の分散性にやや不満は残るが、安定処理土用の機械でも繊維S−Fがある程度混合できることがわかった。今後はより混食性の良い機械とするために簡単なアタチメントで取り付け可能な羽根の開発、形状の検討などを行う予定である。麟灘謬灘…一＿． 離 篠慎羅轟町一『∼一…ド ∫．秘鷺 論伊欝鴇葬療表一2 スタビライザの仕様名 称低速深耕ロータリー性 能撹はん幅 1．伽、挽はん深さ 最大80c聯寸 法全長 7．71痢全幅 2．435m金高 2．435細重 罠9，2t毒行速度0∼22m／隅iR羽根回転数0∼65rpm ケース1 スタビライザ ケース2スタビ5イザ・砿仔方向．z一，望ム5c・皇＝差5c瓜写翼一1スタビライザーの羽根 図一1 繊維敷設状況幾写真一2 ラップ混合状況写真一3 短繊糸霞1毘食場犬況一12一
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- 繊維混合補強土の原位置施工試験
- 著者
- 加津憲章・三木博史・千田昌平・熊田哲規・岡村康弘・加藤俊昭・西村拓治
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 13〜14
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33398
- 内容
- 第28回±質工学研究発表会K−14（神戸〉 平成5年6月7繊維混合補強土の原位置施工試験建設省土木研i究所 正会員 三木 博史（財）土木研究センター正会員千田 怨平（株）鴻池組 正会員 O加津 憲章帝人（株）蕉会員（株）間組 疋会艮 加藤 俊昭日本鋪道（株）岡村康弘西村拓治熊田哲規ヒほセ（株）圧会員工，はじめに 本文は、建設省土木研究斯と（財）土木研究センターおよび浅間38社（ハイグレードソイル研究会）による共同研究r混合補強土の技術開発に関する研究」の成果の一部を報省するものである。 短繊維を土に混合することで従来の牲質に高付加価値をつける短繊維混合補強土に関する研究が進められ、室内試験、降雨実験三）の結果から、力学特性の改善や降雨に対する耐工【1一ジョン効果が確認されてきた。短繊維と土の混合方法には、混合プラントで混合する方怯と原位麗で混合する方法がある。原位置での混合方法は、混合機械を使い分けることにより、施工規模の小さい狭隆な場漸から施工延畏が長い大規模工事まで適用できると考えられる。今回は、原位蟹で短繊維混合補強土を構築するための基礎データを樽ることを目的として、原位置での混合惟能確認試験を行ったのでその報告をする。2．試験方法 表一1 盛土材料の物理特性 試験に使驚した盛土材料は、表一1に示す3種類とした。使用した短繊維材料の材質は、ポリエスデル製の無捲縮糸で、太さ6De∼50Pe、畏さ30㎜∼60㎜であり、供給形態は、ボビン糸を所定2種類である。また、短繊維の混合量は土の乾燥重量に対して、自然含水地 欄 （％）乾糠密度 ρd（9！d〕粒 度の長さに切断したものとラップ（短繊維をシート状にしたもの）の項 駐 鵠号（単位）出粒子の密度 閃 （艦／d）肉 砂粘土貿砂2。7…o21．8呂取ローム2，67呂2．68駐16．681，513…．5脇磯 分 （％）2．ぐ5．9砂 分 （％）82．273．6シルト分 （％）7．48．5粘土分 （％）8、G12．0呂7．・17o，6フ52一翼弓9、234．7…4．o0．2％∼1．0％とした。混合機械は、安定処理土胆のスタビライザー（最大混合深さ70㎝、作業帳2m）と同じく安定姫理土用の 繊維 。バケット内に撹絆翼を有するバックホウ（0，71建タイプ）を使粥した。試験盛土は、①原地盤の整地、②盛土材料のまき出し敷き均し（厚さ40㎝）、③短繊維材料を敷設する区面の掘剛（深さ10㎝〉④短繊維材料の敷設（ボビン糸を切断した短繊維は、手で開繊しながら散布し、ラップは、そのまま敷き並べた）、⑤覆土の順庫で構築した。繊維混合補強土のサンプリングは、図一2に示すように、1区箇当り9ヶ所の地点でφ50㈱×100騰のモールドを満たす 図一工 繊維材料の敷設方怯 1000 2000 1600 「口 」混台魎械滝拝方陣f＿ように採取した。サンプリングした試料の短繊維、盛土材料、混合方怯の一・覧を表一2に示す。 サンプリングした試料について、目視による観察と繊維のふるい分け試験とを実施し、繊維の開繊性と分散姓を確認した。目視による観察では、図一3に示すように各試料ごとに開繊・分散が良好なものを4点、短繊維が綿状に混入し、ほとんど開繊・分散していないもを0点として5段階で評緬した。また繊維のふるい分け試験で 500 500は、ふるいにより短繊維と土粒子を分離し、土の乾燥重量に対する図一2 ふるい分け試料の繊維の禽有量を測定した。 サンプリング位置3．試験結果 各試料の目視による開繊・ 分散姓の評価結果と繊維ふるい分け試験結果の∼覧を表一2に示す。目視による評In−siteMixing七estforFiber−ReinforcedSoils＝H，照iki（PublicりorksResearchlnstitute，睡ir｝istryofC・nstructi・n），S．Chida（PublicりorksResearchCeΩter），聾．Katsu（KonoikeC。nstructi・ΩC・．，Ltd．），Y．Okamura（TeijinCo．，Ltd．），T．Ka七〇h（HazamaCooperation），T．Nishmurua（糊iho曲・d・uCo．，Ltd．〉，T。Ku田ada（Hirose＆CQ．，Ltd．）一13一 価点とふるい分け試験による繊維禽有量の標準偏差の閲係を図一4に示す。図一4より、両者の関係には相関性があることがわかる。混合回数にっいて見ると、スタビライザーの場合は工回より2圏のほうが欝視評価点が向上し、標準偏差も小さくなるが、バックホウの場合は、標準偏差は小さくなるものの目視評価点は向上しなかった。繊維の太さが6Deの場合は、土質に関係なく良く開繊・分散するが、21Deの場合は細粒．分の多い関東瓢一ムでは、開繊・分散性は余り良くない。繊維の混合量が1，0％のものは、開繊・分激性はあまり良くない．試料番号3−2，3−3，3−4 表一2 繊維混禽袴強土ふるい分け試験試料の一覧表20㎝、30㎝と変えたもの混合機披之 貿賦験番号維Dεは、試料採取深さを10㎝、原糸形態殴口山 砂 スタビライザー ポビン糸手であるが、開繊・分散性は変3−1鳴 砂 スタビライザー ポビン糸手3−2戯 砂 スタビラrザー ポビン糸わらない。3−3虞 砂 スタビライザボビン糸手3−4山 砂 スタビライザー ボビン糸手4−2山 砂 スタビライザ手5ポビン糸瓢丁1−2621212ユ21216山 砂 スタビライザー ラフブB試し9｝三山 砂｛ックホウポビン糸手219−2出 砂｛ックホウボビン糸手2三ポビン糸拳2三スタビライザー ポビン糸手13−214良好なもの維長山 砂 スタビライザ結土質砂粘出貿砂拳関棄ローム スタビラfザー ボビン糸手工8−2関東ローム スタビライザー ポビン糸2127注｝部7スタビライザー ポビン糸ユ7ユ5−2山 砂 スタビライザー ラッブ紙巻 なしポビン糸なし山 砂 スタビラぐザ621621621 R回30 230 130 230 230 260 238 230 130 230 230 230 230 230 23B 230 2ゐい分けよる撤縦含有 c塵 合煮垢 平 均％無準簸差取深10工o三〇2030101010ユo101010lOユ0三〇lo設計磁維0．20O．20O．200．20O．20O．20o．14O．20O．20o．99O．19O．19O．30O．30oほ40．20O，1830，1740，ユ28O，136O，ユ260，309o，ユoo0，227O，2421，927O，227O，258O，4791，6860．1三〇3，624目鏡評 均点O、053王3O．13426O．089二9O．08958O、091三8O．13707G、O唯3200．266790．219991．067520．ユ5253O．145280．12784O．72580O．080838．515033．222．223．OO3．223．332．112．782．442、1王L443．OO2．442．78L442．782．33・鐵織材翼罧ポリエステル．織畿性状讐無，捲縮・目視齢緬平均怠は、サンブリグした試科の目筏観寮の騨価点の合計を試料数9で醸したものである． 凝視評価点（開繊・分散性） 悪いもの 1巳0 1．5 2．0 2、5 3。0 3齢50 職．，ザ｝n鞍冨r 図一3 開繊・分散状況0．054．考察 目視による分散性評緬点とふるい分け試験の繊維含有量の標準偏差との間に相関関係があることから、盛土材料に短繊維が均一に分散されていれば、各サンプリング試料間での繊維含有量にバラツキが少なくなると考えらる。っまり、標準偏差が小さければ、サンプリング試料内に綿状の塊が混入している可能樵は少ないと考えられる。 ポビン糸を切断した繊維を手で開繊しないで繊0・10墾灘鉱〆欝論畠0．15有量の0．20標準 麗甑30幽，混含2回ホビン糸偏0・25差ハ均 か ゆ 敷設した場合は、試料ごとの繊維の分散状況に 0．8バラツキが大きかった。混舎機械での混合作業性0．9のみでは、繊維束を解きほぐして盛土材料に均）一・に分散させることができないと、慰われる．ラ 羅撫．、回8．0ップ形態の繊維は、混合機械のみで十分に分散9．0した。短繊維が集束していないことが繊維の混図一4目視による評飯、点とふるい分け試験による 繊維禽有量の標準偏差の関係合分敬に好影響を与えると考えられる．5．まとめ 短繊維を混合する機械として安定処理土用の汎用機械が稗用できる可能他がある。バックホウの様に混合部が開放されたものより、スタビライザー・の様に密閉された方が良く混合すると思、われる。また、施工管理方法としては、目視による管理のみならず、サンプリング試料の分散（標準偏差）も使絹できる可能性がある。ボビン糸を切断したものを敷設するときは、開繊しながら分散する必要がある。今後は、繊維の開繊、散布の方怯について検討していきたいと考える。参考文献1）第27回土質ヱ学研究発衷講演集 pp．2435−2440 繊維混合補強土に関する研究その1∼その3一葉4一
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- タイトル
- ＥＰＳ材の熱・紫外線劣化とその対策
- 著者
- 佐野修・後藤恵之輔・津田久・持下輝雄
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 15〜16
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33399
- 内容
- 第28剛土質工学研究艶袈会（神 戸〉 平成5年6拷88−6EPS材の熱・紫外線劣化とその紺策ダウ化工（株〉 正 ○佐野修長崎大学 箆 後藤恵之輔長崎大学 学 津田久長崎大学 持下輝雄1．はじめに 軽量盛土や擁壁背面軽量埋戻しに使罵されるEPS材（激pa磁edPolystyrene）は、保管中、施工中、施工後に適切な保護を実施しない場合、熱（タバコ、溶撞、アスファルト等）や太陽光の紫外線によって劣化が起こる危険姓がある。本研究では、これらの原因によるEPS材の劣化対策として、現場で入手可能な復数の材料を用いてその保護性能を試験し、保護手段の効果を比較した。 2。熱劣化試験と結果 欄 ロEP5材裏面温寧＋保説材義画温度1。雰囲気温度凱鋳慕鑓ず氏彗1，12弍試験繭 1竈：』一 EPS材は熱可塑性樹脂であるポリスチレンの発泡温翅 一雪一．，序〆鴛・i一一li・体であるため滴温に曝すと靴・膨張・収縮などの農1雛凝誓変形を起こす。しだがって、変形や強度低下の起こら 灘6臼岨ない70℃以下が実用使用範闇とされている1》。本試、｝出、砂・φ。・・一か腕騨◇噂q孕・ゆ一甲rr命 q臼う四臼験では、保護材表懸を180℃になるように梨ミを力琵え日 29 4臼 6e 騒圃（分）たときの、各種保護材の下側にあるE P S材蓑面の温 図1 砂5C飢遮熱試験結果度を測定し、熱に対する保護性能を検討した。勘2−2。試験方法18呂qεps材護面温農 ＋保翻麺温農 o雰國気湯震16臼 厚1さ20cm、縦50c瓢、横50cmのEPS材．．．み、＋ 子 ＋ ＋！43（D−20タイプ）の上に保護材を載せた。保護材の浮一・厚幽瞭1ボ1重2a十’：1e臼上に辱さ5皿mの鉄板を置き、2本のバーナーで加熱度した。試験に用いた保護材を表1に示すじ普通モルタ8臼娼29ルの配合は砂：セメント＝3；1、軽量モルタルは砂家66．軍∴り一堅’摺o’川φ川1Φu監寧㌔㌔・u・”F亨 や’φ島 パーライト．セメント鑑2：1：1で材・令28日以9 2旧 4a 6臼 経過時闘（分）上とした。温度測定は試験体中央部の保護材表面、E図2 軽量モルタル5c m遮熱試験結果PS材表面で実施した。鋤1聞表1 熱保護材料16914臼保瞳材砂琢さ（cm）5， 15普通モルタル5， 10軽量モルタル5， 10珪酸カルシウム 板0．5（玉枚）王（2枚重ね〉2（4枚重ね）｝2B温lga 度6a 姻 2臼 2葺，滋鑓、日 2Z 4a 6a 騒圏（分）図3 珪酸カルシウム板2CIn遮熱試験結果診eteri。ratiQn。fExpandedPlystyrenebyKighTemperatureand冒1travi。letRaysaI｝ditsPr・tecti。n塾王eas脚s．D。wKak。hK．K。OsamuSan・，Nag＆sakiU豆iversityKein・s騒keG・t・・HisashiTsuda・Teru・卜ioch ishi ta一15一 2−3．試験結果・考察三40 図1、図2、図3は砂5cm厚さ、軽量モノレタノレ5 cm厚さ、珪酸カルシウム板2cmを保護材としたと きの測定結果のグラツである。熱に対する保護材の性 能は、保護材上下の温度差が大きく、かつ下面での温 度上昇が遅いほど良いと考えられる。図4は60分経 過後の温度差をまとめたものである。砂が一番効果が あり、普通モルタルは効果が小さい。珪酸カルシウム一一一一｝一｝工20＾1009〉 80嗣｝ F 一㎜ F ∼ ㎜ ㎜ ㎜｝ 搾 『 州 R ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ 60嵐¶『 一輝 40『20一 一0 板は厚さの割合に効果が大きいことがわかる。5 ■e O 5 255 5 5 ・ 2 砂 普通 軽鼠 珪酸カルシウム3．紫外線劣化試験と結果 モノレタノレ モノレタル 薮 3−1．試験臼的 保護材料と厚さ（c m） E P S材が太陽光線申の紫外線によって劣化すると図4 保護材料による60分後温度差 裏面が黄変し・粉末状態となって劣化部分は強度を失 う。劣化層の下部は強度的に問題ない2〉が、劣化した衷2 紫外線保護材料 表面の接着強度は失われるため、仕上げ・被覆層が施保護材 工されるまでの間、適切な保護材が必要となる。本試A：ポリエチレン 験では複数材料の紫外線からの保護効果を評緬した。 シート特 性厚さ0． 05mm再生ボ微チ卯一部使駕黒色 3−2．試験方法B：ポリエチレン EPS材3種類（D−16、一20、DX−29） シート を衰2の材料で被覆し、サンシャインカーボン・ウェ厚さ0． 02mm透明C：工事馬ポリエ チレンシート厚さ0． 16mmD：農業用厚さO．075mm紫外線遮断性特殊品 ザーメーターによって48時間、紫外線照財を実施し た。試験条件はJISA1415に準拠し、結果は 黄変度に二よ》整理した。 塩ビシートブルー透明 3−3．試験結果・考察 EPS材D−20タイプの試験結果を図5に派した。20 工事用ポリエチレンシートが一番紫外線保護効果が高 いのは、一番原いことと透光性が小さいためと考えら鼠 線カット処理を施した農業塩ビシートは期待したほど淑 罫「 IA0︸ C −16、DX−29とも1司様の傾尚であった。iBi b5 保護姓能は腐くなく、狂P S材表面を優して弱く接着 した。可塑材の影響と推定される。以上の結果は、D『i lき 1 って収縮を起こし、ワカメ状に形状がひずんだ。紫外101 量︸L れたが、温度（ウェザーメーター内温度42℃）によ憾 15il れる。黒色のぷリエチレンシートも同等の効果がみら24時間 48時間鋲外線，照射時聞4．まとめ E P S材を保護する材料として、熱的には砂が、紫外 雛A劇リエチレンシ帰 囲D饗業用協ビシー1線に対しては工事用の青いシートが良い保護性能を示し △B肘リエチレンシート OE無保護た。これらは現場で通常使用されている材料または資材であり、叛いも容易なことから今後は短期的な保護に利 ⑫ Cユニ，事用融，リエチレンシート図5 保護材料による48時間後黄変度用されることが期待される。 材料マニュアル、1994、PP．24． 2）佐野、後藤；＜参考文献＞ i）発泡スチ瓢一ル土木工法開発機構：環境面からみたE P S工法の特徴および発泡スチロール材の再利矯に関する考察、第37回土質工学シンポジウム、1994、PP．銘1−124．一16一
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- 織布と発泡スチロールの複合材による支持力向上効果
- 著者
- 東泰彦・笠原清麿・横田善弘・荒井克彦・片岡英一・町原秀夫
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 17〜18
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33400
- 内容
- 第28圓土質工学研究発蓑会E−3（神戸） 平成5年6月9織布と発濾スチロールの複合材による支持力陶上効果前田工繊（株〉 笠原済麿O前田建設工業（株） 東 泰彦 〃 横田善弘 〃 荒岡英一 福井大学工学部 荒井克彦 ” 町原秀夫1．まえがき＝織布と発泡スチローノレを貼り合わせることによ 載精狂力（㎏創αのり、織布の引張抵抗と発泡スチ0．5 1．0貸一ルの圧縮抵抗による曲げ剛姓をもっ新しい複含材を開発した。軟弱地盤上にこの複合材を敷設した支持力の室内模型実験を実施して、織布のみを敷設した場合と：比較検討した結果を示す．2．実験方法：図一1に実験装置および計雛の配鐙を示す（土（㎝）圧密して作成した。その上に畏さ50㎝の織布または複合材を敷設し、盛土材料（不飽和）を粘出溜の圧密圧力と同じ圧力で圧＼図一2 載荷圧カー沈下量曲線國一1 実験装置および計裾配置槽の奥行きは25㎝〉。紬土地盤はスラリーを庇力0．3㎏f／㎡で＼80織布のみ （0。4 一複合材（厚さ201雌丘） 惣 ・一一複合材（厚さ40㈱〉 （膨さ20醐L）載 ぎD謁フ 『07 廻 1…無、 飛 lillミ1ミ§・ 磁 謡0。2竃o・4鳶望田刑越懇o．2・・懸縮して盛』土層と：した。長さ15（翻の剛載荷板を盛土上に置き、5分間ごとにO．1㎏f／㎡ずつ荷重を上げた。計測項目は地表薗沈00下量、鉛直土圧、間隙水薦、地申変位、織舶または発泡スチロ（6）（4） （5） 』（6）0 12．5 25，0 0 12。5 25．0ールのひずみである。複合材の載荷中心からの鐙離（㎝） 載荷中心からの距離（㎝）厚さが20㎜、40㎜の場合と織布 図一3 鉛直土圧分箱（粘土層表屠付近）のみを敷設した場合の討3種類の実験を行った。（0。4竃一織布のみ＼（o。4 複合材（厚さ2伽㎜）男一一・複舎材（厚さ40照監）3．実験結果＝1〉地衰薩巨沈下量：地表面沈下量を図一2に示す。複合材（厚さ20㎜）の場合、Q。5㎏f／㎡までは織霜のみの場合とほとんど同じ値であるが、複合材（厚さ40㎜）の場合、沈下がかなりの程度麺制されている。2）鉛直土圧：図一3に粘土地盤表層付近での鉛直土磁分布を示す。複合材を敷設した場合、載荷中心から12．5㎝のとこ（7）（8）（9）o （7）0 12．5 25。0載荷中心からの毘離（㎝）（8）’（9）0 12。5 25．0載荷中心からの距離（㎝）園一4 鉛直土狂分布（粘土層中層）Ear噛Rei㎡Qrce鵬ntbyaCQ暁posite嫉aterialU恒t塊VovenGeotex七ilea5dStyr・｛oam＝K．Kasahara，Y．Yokota，H．Kataoka（阿aedaKosenCo。，Ltd．），Y．Azu囎（賊A帥ムCORPORATION），K．Arai，H．超achihara（Fuk戯Univ．）一17一 ろで、織布のみを敷設した場合より大きな土鷹が発生している。畷（一4に示す粕土層中層部では厚さ超 サ・複合材（厚さ20㎜）一織布のみ （ ．．齢材（厚さ20㎜）運 蝋望40㎜の複舗についてのみ・輔30．2複合材（懸さ40㎜）中心から25，0㎝のところで土旺が週 曇発生しており、鉛直土圧が広範囲謎に広がっていることが分かる。3〉躍間隙水厩＝図一5に精士地盤表層付近での間隙水鷹分布を示す。厚さ40㎜の複合材の場合、間隙水圧が広範囲に発生している。4）地中変位；図一6に粘土層の変形状況を示す。複合材を敷設した場合、（P（3〉（工〉 （2〉0 12．5 25，0載荷中心からの距離（働） 図一5広範囲で変形が起きている，厚さ（2）（3）0 12．5 25．0載荷中心からの距離（回1）間隙水圧分布（糧層鋼付近） 一載荷圧力 1，0㎏f／α孟40㎜の複合材の場合特にその傾向が強い。國一7にせん断ひずみ分載荷厩力 0，8㎏f／α尋』塑吻蟹㎏f／㎡ プ 〆 ＼ 1、布を示す．複合材を敷設した場合、粘土層の破壌領域が広がっていることが分かる。5）発泡スチロールのひずみ＝國一8に発泡スチロー一ルのひずみを示すが、部材全体で荷重を受け止めていることが分 F織布のみかる。4．あとがき＝必要な厚さの複合 地盤スケール擾合材（厚さ20㎜）複合材（厚さ40㎜）変位スケール 010㎜0 50囎図一6 精土層変形図材を敷設することにより、十分な曲げ抵抗が発揮されて、織布のみを敷設した場含よりもはるカ、に大＿＿ ジー一載荷圧力o，8㎏f層載舵力Lo㎏至価載祷圧力o．7㎏ま／㎡きな沈下掬制と支持力向上効果が 『 』 甲 ■ 1 P P得られる。実際の盛土構造物に対しても十分な効果が得られると考えられる。 本研究は（財）福井県産業振興財腰の助成を得て行った。複合材（厚さ20㎜）織布のみ口o＜γ≦1圃1＜γ≦21欝2〈γ≦3 図一7 一3×10×1σ3 複合材（厚さ40㎜）騒3＜γ≦4圏4＜γ （％）せん断ひずみ分布×1σ3×1σ3・』卜垂し』］ O．5 O。5 載荷圧力（㎏f／αの載荷圧力（㎏f／α孟）ロ1千2ぐ3ム4×5蓬 ，・ G 7 駐 Io G。5 1。0 O。5 1。0載荷圧力（㎏f／㎝の載荷圧力（㎏f／㎡）01＋2ぐ3ム4×5篇6＋マ◇8ム9×1㊤ロ6＋マ◇8ム9×1の複合材（庫さ20㎜〉（㎜） 図一8発抱スチロールのひずみ一18一複合材（厚さ40㎜）
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- FIELD BEHAVIOR OF Sad BEAM REINFORCED BY GEOSYNTHETICS
- 著者
- ＳＡＭＩ ＧＯＲＥＮ・太田秀樹・横田善弘・西本俊明・森影篤史
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 19〜22
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33401
- 内容
- 第28翻土質工学破究発表会（神戸） 平成5年6月K−1410Field Behavior of the S蹴d Be＆m Rcinforced by Geosynthetics O Sαノη’（70REノ〉 1くα’ε砿翻ノαu’彦ルε〆5’‘y κ’4ε㍑0丹別 yio5h’hかoyOK−0期 καπαzαwαu1妙α5吻了105h’αん11V13冠zハ40TOMα8θ雌CO1醜耀αioπご0．ヨ甜μ31置∫ルfOR1樹GE漁8σ∼一αCO1彦5伽αio1εCO。Mαε4α一κ01‘SεπCO。，㍑4ABSTRACT．Thlsreportco難ccmsthclnformationont紅cfic蓋dtest一一15m，highand20m．long，gcogddreinforcedsand beam with aspan of圭O m，This field testwas donc toobservc重hc ficld behavlorofthe sand bea磁whlch had bcen modelcd in the laboratory。Gcosynthctics are usually uscd to prcvc撹蚕rom sliding anddisplacement．As cxpccted thcy act as a good matc直al to prevcnt丘om thc dcvclopmcllt of lo￠alization。HQwcver，flcld behavior of t紅c sand beam is not similar with重hc one熱由c laboratory護職order to analyzc the behavior offieldcxpcriment，abettcrullderstalldingforthestructuresandbehaviorsof鰍c貞alsarcnecded、1．INTRODUCTlON Afleldexperime煎wascarriedoutin徳edlstrictof3．3T7：MBERlAlGY曲idcIla，Kanazawa Clty，∫apal1．The shape of thc H−scction stecl profilcs were instalicd by backぬoc、cxperimcntwasslmilartothclaboτatorytest（σORENεご、鳳，1992）doncbeforethisficldexpcriment，toThey wcro pi豆cd up in崩ree rows，but thosc ln two rowsprcdictthcdcformatlonandthcbchavioro￡asandbeam relnforced by geosynthctics．By using￡rom thc bottom werc fixcd by bolts，Tぬe top row wascquippcd with wedges for hcight adjustmcnt．Thcwcdgcs arc not only歪br hcight adjustmcnt but a蓋so forgcosynthctlcs thc aim is to form a suitablc bcameasy pul1圭ng opcratio籍．Grease was appllcd to thc topwh1c翻canholdllotonlyltsownweightbutalsothesurfacc of the H−scction stcel in重he sccond row alldprcssurcs whicぬwould be loaded latcr，c、9弓的cks，both surfaces of those in thc third row．丁駐c top surfaceof t島c first row is equippcd wit簸plywood護n ordcr toeXC＆vators7etc，Thcpa践1cipaatsofthcflcldtcstwcrcKanazawasupPo貫ほ1c ba朕king fra狙e，a stcc亘ang【c is wdded toUIlivcrs1ty，a gcosynthctlc mallufacturer MAEDAcvery othcr R∼sect量on stccl in the￡h辻d row so that aKOHSEN CO．，a contractoI’compally MAGARAfoot board can bc圭職sta嚢【cd thcτc．CONS、CO、and some staffだro田FUIくUI UN夏V．SoilMechanics Lab．Thc cxperlmcnt took placc癒om July3、41NS7ン猛乙浸丁10ハ∼A box culvcrt was instaEled by using a back 簸oe、20，1992toAugust8，1992・Sand was Iaid before1nstaHation so that thc timberingtophcig熱tandthcわoxculvcrthel9熱tmaybecomc2．BEAM GEOM鼠TRyThe bcam was dcsigned as15mjn hei帥t wi由aidcntlcal．丁熱e s融nd was leveled and thc so鉱was10m、span as shown in働c Fig，L The gcosyn塩ctlcrcinfoτcemcnt wcre placcd at50cm．spacing bctwccnstrengthc獄securelyわyusingavibrationroUer．layersandevc巧・10cm、inhcig歴t，a50・cmwldt熱of3．5β刃ソ》7【』［ハ1σnonwovengcosyntheticswaslaidtoprotectthcedgcs．丁紅cgcogridswcre27m．inlongcach．35．11π5如”α∫’oπqプRθ’ψ70ε”昭πご茎n order to ac熱icve bctter control of t熱c tcstconditions，thc bcam was supported w1th H−prof難esteclsinthespan・丁賑cscstcelswcrcremovcdonebyonc in ordcr to cnlargc thc s澄an．Thls餌occss wascaHcd as thc3ごεp of thc cxpcrimcl1LThebeamhad45straillgagcs，15forcachgcogddGeogridwasusedasrelnforcementa籍dnon−wovenfabricstQstrengthcntheedgeofthcbcam．Gcogridwasinstallcdwit難apit￠hof50cm・andnonwovc臓fabric with a pitc熱 of10 cm．Gcogrld should bcovcr且apPcd by olle mesh and combincd by strandedw三rc．Lcad wirc was inscrtcd to thc bias gauge for thcand3dummy gagcs、One face of thc bc∈激m was deckcdw1th240瓢arkcrs in ordcr to obscrve the displaccmentpτotection of the tubc and amhc wircs．oft熱c bearΩ、3．5、2G故伽83。CONSTRUCTXON PROCEDUREvibrating rollcrs evcry10cm．il1鼓eighしThc笛致e beam was crccted by compacting the sand withcom碧action on出c banking side was done by platecomp哉ctoL T巖ic㎞ess of由c first layer to talくe out was3．1P1認Pン棚r10ハ1Aunitわouscwasわuikforstoringmcasuremcllt10cm．on宅hc banklng sidc．Gcogrid was cvenly㎞struments．As thcrc was no powcr souτce at tllccxperimentsltc，㈱oelcctricgcneratoτs“・ercinsta蕪cd．［aye1ed so that it may noξdcflcct、 Thc protcctivc sand3．2LEVEL1押（｝OF EXPERIME八7T L4ROAn area of about 30m，×50m、was蓋cveled forensuringaspace歓expc曲entmateriaistorage、三eadcd in advance．of about10m買1，in thickncss was taken out角roπ1thcdefomation gaugc and t録c cable protcction tuわe was一19一 4、MATERIALS USED IN THETESTtakc heavy e傑弩ip狙cnガs黛om onc sidc o∫the beam toanothcr．4．1SO工1、 The soll uscd勧thls cxpcrimcnt is O／n1灘sand whlchis vcry common沁t勤is alca．Some of its pτopeτt三cs arc4．7鷹R3 After finishing thc construction markcls wcrc placcdat cvery25cm，Thesc markers wc∫c used to measurcas罫ollowslOVIS万1URイεムα1．，1991ナthc displaccmcnt o￡thc bcam by photograp撮c rccords．Uη’∫馳’8h’yβ1．50師アαn3レわ14R‘∼が0 θ＝0，900肋陀1・COπ’θ1π w＝1，5．9％Totally thcrc wcrc478markcrs、Photoglaphs of cvcrystep wcre taken after20min．aftcr displaccmcnt by鰍ospeclal cameras．Latc貫hcsc pairs wcre conncctcd by aspecialequlpmcntsothatltlspossiblctosccin3−4．2GEOGR正DThisgcosynthetlcnamcd 『置gco9煮d茸 isthcdlmensions．By thc help of a computcr conncctcd tothis equipmcnt，displaccments加局∼z dircctlons wcrecoUcct量vc form foτ net−shaped sy嶽thc重ic fabrics、Thcloaded to a disc with a sensitivity of l mm．Thcsc wcrcbasic princi戸lc of rclnforcement with gcogrid is tねct雑cdatauscdtocompaτcrcalandcalculatcdvalucs．mobilisation of a h量gh tcnsilc forcc at Iow strain withinthcsoiistructure・Thisisachievedbyanintcrlocklng4．8ST馴ノV Gオこノ（｝ESbo無d between sand and grid，Gcogrids arc polycster， Strain gauges wcre uscd to mcasurc thc strain of thcnylon，polyctiicn grids of which longitudlnal strandsarc rcinforced by Aramid Fibeτs，for thls reason，thegeogrid，Thcy wcre f量xed to gcogrids and placcd wl出gcogrldslnsldcthcsoiLstrength and tho strain are different fbr lcngthwisc andclosswise‘M．4班）凶一κ0κSEノ〉CO、ナas shown beiow．4．90T71ERSInthcfieldtcst，thebcamisdeslgnedtobeforcedln Except塩csc main matcrials some other cquipmcntand vchlclcs wcre necded．Such as，cxcavators，lcngthwiscdircctionlbuUdozcrs，vlbrat量ng rollers，ctc．（Scc Taヒ）蚕c1）Tε，ε5∫1ε5か8πg薩 Z，ε，栂fノ琳7’5ε凱60窮1η ㎜1、B l σos5彬’5ε需1．0励ηU々’〃2躍8Sご耀1π ムε’ε8ご加ノ∫5ε 瓢5．0％ CONS． C7055脚15β 需8．0％PR8烈朗710A7 USED MATERIALS猷11露み0μ5808π87σ’0∼4。3八70ハ1一扉／0レ鱈A∼（｝EosyNTHET7CS Intわebcamcvcτy10cm。lnbclght，non−wovcngcosynthetlcsareuscdtoprotcct康cedgcsoftぬebcam．Tねcscs熱cctsarcusuallyusedfordrainagebutinthlsQUANTITY 13α 25e‘1EルfP ｝VORκ3α雇 α75，π3β1㍑D（7Eβ躍3五θα￥α‘11／8π‘900埋90，μ15〃θ 8ρ‘y11Mβ蔦R〃》（7正1−Sβα’o’王S‘εθ∼で40α溺写21♪ 120ρCF．Pα∼芸e’ 31po∫ 60μ写cα7πδβ7casc thcy have thcse bcncfits；ゆ謬81θr75κ75写1のi）【nordeτtoincrcasc甑ecocfflclcnto∫￡rlction5〃：マ2f「ρc∼．β01ずααηψ20〃1￥16Pσ7eα％ 29e貯 60，π3βα7縦〃8！臨π 5033η置3 By thc help of these non−wovcn gcosynthctlcs thcσε08ヂ擢 297“翠2shapeoft始cbeamwasprotectcdevenaftcrbig揮0〃一WOVβπ斥め’ゴC 264，π2五πゴ弄㍑frイ肥 8pcyFσ0‘わ0‘7r4 45p“騒θ硲τぴ〃τ8η歪α承 480ρ“ 45yαybetwccn soil and shects。ll）Thesc sheets姦ave low strain undcr compressio駄β躍κ醒σdisplacemcnts．ハ4ゑ擁3UR醒σ4．4STEE1、PROFILESβ如写8‘∼μ8β ‘κ、κ1一πク Stec塁prof”es wcre p至accd to su萎》port thc beam血t註c1）；‘’πη犀γ8αr’8ビ葎1、κ1イヱフspan。（scc，Fig．玉）It wasnot surc to rcac燕10m．almcdspan，forthlsrcasonsteelprofileswcretakcnoncbyo臓cfromundc曲cbcamand由lsprocessisacceptcdo∫5．2m．013磁滋1〉71正亙c4．5昭00ρEA7閣VE1、S 48pc∫α∼〃躍〆0ロηぜf7ψ0ゴ 1y8‘酵8砺μ∼’π811醜η〃ヂ謬β1∼‘写 1剛 1∼α0‘πα1088θ〆 ‘UC／1A卜7α・ρas onc stcp，This process！astcd at step g with tわc span ，3∼β‘∫Prof8c百0ηrrφσ‘PブーCρ一1の3α7’置’1β7 ‘α∼B−7α’1一ヲ0♪ 1写α∫陀θ1レ賄∼θ 1gα5．BR￡圃皿）0レ配ハ／T㍑E」BEン翅 Thin wooden pancls were placcd bctwccn soil beamandsteclprofilesinoldertodccrcasc諭efτictionw輔estecl profilcs wcrc taken off， During thc constructlon，somc woodcn pancls wcrcPlaccdatthebothsidesofthebca撮tokcepthcsha診eduri飛g comprcssion process、 The soH beam was prcpared ln thrcc days．Afterfinis頼ng癒c construction，量t was lcfほbr onc wcck tobe stabilizcd．During that pcriod tbere was aねcavyrainfalLByusingnylo羅sheetsξhcsurfaccofthecmbankment was診τotcctcd to become wct，but the wallsu1face bccamc wcむAftcr two days￡rom thc rainy d哉ythc breakdown was started．4．6COハ7CRET鴬BLOCKS First process was to P毛1U ou撤hc t勧わcrlng matcrials． At出c both sides o歪thc span conclcte blocks wef￠Thcy werc pulled o建t by using a back hoe，Camわcr wasplacedasaligidandだlxedsubjects，玉nsidcoftわescrectangulaτprlsms were uscd as small tunΩcls to碧ass orrc皿oved and st￠cl profiles wcrc pulled out withoutinterfe∫lng wit翻the geogrid above it．Re瑚oving of thc一20一 *:;* is' i}-?" S"JtFIG.1. Sand BeamE t ! i I I i I rrTrTr T lllillll1I! I $ :H-ttlttlliI i 'if!fI' il!:iliil* , i I lrtl!iiittllli:il ;llliiLl'' ' ' t !i]ttilt:1 t iit i t I ,__*::"t lilllll'lltI ' I ' t t T $:i tlil ! ittl ltltI i Ii I I t r i tir" T*:'j': : I i:tr *1:t i l'iiiil:Iill iiiitl: :__L / iL;::tl!1T$1/1 / ; I' ':]iitl!T;I_ _- t;1 :);V/T I :Vl /-.I/.,}]! !1:ll:tl/ ' : ,/_; '!t t L I T I I ULL P I [ LLLJLLLULLJJJLIJJJJJJv : L vD i S P : ,u' CS"-; fi. S i-';)T')'; :'T: "I T"f:i :1 "' "; : r:':i:! ' : : : :__'_'___ 11 Ill iiL it I t.$ ! 1t 1: ; ! : { t b' L IL !III:lT1 1' J :T I T : ':'$' " ' Il'::' 'I r$' '' L--I'' Il*$'--+'J$ /a'l'$ t]'1'-'I' '1"*4" *Ii "tI- L* t t r tlfI L I I i Il t 7'1 f---''T*r*' '1I'iIJ-1_''$-*-*'$*"'t1''' '''' t' i i : I I.I-*.,:T'{EL:L'!j':fl.'1*:/;I i*i.ti 1JU!""E*{' !ILi*'i}1]!$iill'LL'hs"¥^*,iy:'j;t i'r{_/::.;:::T''' 1''*,,s'I ,:I'111".'i:,',I"'f''' :;_"''*'**'_1!;'¥i'i>''(L_/1*-*-I:t;;iiIIIi illIt!Il!ffi t '' LI !f'T* i ' '/ ' /; "= '/' '^ ': *: 'If ': 'I I! ;f !1' ' l:LI" ll-JJf P :'IL* I'''"'/'1I LJ' 4IfiI I_LJf i 'I ;1 1 : "' f' t -i:i I i ' ' I' = 1 I ' ' ': h' ¥:('f !!･$¥¥lr,'r '.t ; ' }_':1't':'--* ' -- i_*1t $ :'Z!'i I' /-'' "'7:/'i j Lt: i;),;Ilt ilI ! f:' 'r*¥hl:-- -- ' " "' ss ' si' ' lI F('_ ;itI r*f I i i i hA!12____. /;l'STP_P-9r i '*tv_ PI il'o' ;A C S ;"- DisPlacementFIG 7;'COn filguratiOrz Of the,, ¥/' ¥ f'! f=: /,,( **1**// !)p =' i,,,rV /// / ' /"// / "' -'/// / / / // /' IAfr¥:; E'v'!'l '/ '// l}n_,R :: )C " i¥ "'/¥_ ¥¥ /1===-.-.--r/'. /..,¥ i, (f"/' / *,*¥*¥('== ¥¥= " / ;'= "/1'r¥! 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'¥ ':¥j_;:i¥j¥¥¥"''¥<=,i /iV >¥'//: 1_/'// /// ¥¥//;"''ifVl!caN'i'O Pr'OACs'-xP G STE P -9FIG'3, Contour ofShear Strain-21 camber was dlfficult，for that reason steel prof11es werethcgco9亘d tomoff，thebchaviorlsnotelastlcanymore，For this reason the clastic b￠am theory is not1漁ed up wlth aねydraullcjack and then taken ouしsuitable for t熟e analyses o∫such klnd of sand bcam．6．ME4SURεMENT OF∂EFORル乙4T10ハ「Steel profiles were takeロoff one by one．As the steeIprof難cs weτe taken off，t駐e span cnlarged。Thedeformationofτeinforceme継anddlsplacementofthebeamateac血stagewercmeasured・Measure烈entswe∫cdoncafterthedlsplacemen亡sbcco照establllzed・Thetlmeperiod￡ortねlss亡abliizat沁nwas20mhafte∫asteel profile was taken off．Measurements were donebQthwl伽gaugcsbyusingadataloggcr，an曲o煎益ePねotograpbstakendurl鷺gthecxperiment・2 3 STEP4 5 6黛’＼漫． 誉 99飛モ震一 緊z モ魯一〇．5ロ飛顛 ゴ飛芝7．0βSE1∼阻丁10NSTわcsteelprofilcswcretakcnoff血anロmbeτordcr・W賢en the fhst pfofile was takc無（｝｛翌，t簸cfe was almostηoc駐angc短thesわapeoftぬebeam・Llthiscasctbcspanwasα80m」ong、As孤alld1splacementoccuπcdaftcr塩e second pro∫Ile when the span was L7m．At留Q島……i一1．5minutesafterthebeamwasenlargcd．Afteτthephoto，spanwase簸largcdaga魏to2・414珊・byusinga穏ntil S卿6．When nし三mbcr7th・pro乏温c was taken off，thcedgco負hestcelP影ofilccutthcgeo9藍dabovclt，becauscoftわelargepressu1c段ndlargedisplacemcnしBecause oft島is gco91id，thc bottom layer of the bcama1SOcOllapSed．BUtthcremain三ngtwOgeOghdSwercablcto駐01dt駐c織naining餅01ayersoft島cわcam．After5ごεp6tbe bottom layer touchcd the suppoτtingstcelprofilcs，bu曲ercmain1ngPartoft駐cbeamwasS雌wOrklngwcll，fOrtぬiSτeaSontbecXper癩cntwaScon亡inucdし三ntil t1ユc co鷲apse of由e wbolc beam・F玉na鷲yat3吻gw油a52m，span，thesecondlayerofぬcgco9百dbτokcof￡Thcdisplac￠me傑sa曲ebeginnlngandattheendareshownin芦ig、2・8．CO八℃LUS10八「Tゑe follow1ng Table is t島e measured data of the￠ 口謡引least20mlnutcspasscdbetweenthcrcmovaloft血eflrstandsecondone、Photograp巖sweretakcn20bulldozeLTable2showst益cd1splaccmen亡saccordingtot巖espa鳶s．D1splacemcntoftぬebeamwasacceptable7 8 9T一｝T一Q o ⑰モ⑲R国 国唖属爾G1＿＿←蚕o P目ムG2、一．。、、「、．餌貸z Σ蔓○ロG3＿＿、，○、Σ QF1（｝．41）蕗μασ8躍ε鷹qfβεα〃zF∫9㍑rε3showsthecontouτofshea−stlaindeve1opi無9魚thesand bcam，Shealstraln occurs cspec1ally at boths1des，asspanwasenlarged面t駐iscascsteelprofllewaso鳶cof伽τeasons￡orthcgco9厳dtobc亡omoff，butitisnotasurpriscaftc紬lsflgurc．Botll sldes of thc spaほare su切ect to the b1ggcstdeforma亡ionofsbapebecauseoftねcbl99estpressロre・丁短s allows localizat量on of亡hesc poi継s、GeosynthcticswereexpectedtopcrformasupPoτt1ngmecわanismagainstdisplacement、Asexpcctcdthcyprcvc凱thedevelopmcnto￡blgbcalizatlon，員owevcrafteraCCrtalnllmittねcyaτenOtStrOngCnOug員anymOτe・W熊thehclpoftbiscollapse，ltisposslblctofindoutt取c strcss tha￡can bear．Whcn desigηing a struc瞳c，thisstressiimitwiliactasaguldcinchoicesabou曲etypcandamountofrc1nfoτceme煎matc煮alstouse，inordcr to have a safe and economic structure，spansanddlsplaccments撤hcficldtcst・ ㎜1，E2服EP1フ3456／89SPANDISP、（m）（m）080／702412943454004 525205209．ACK賊OWLODGEMENTProf、Arai食omFukuiUniversitylsgratef岨yacknowlcdgedforsupPo曲gandめelpingthls｛leldtcsし00000160031904380590077003801200＞12010，REFERENCES1．GOREN S．，ct．a1．，Dc野o陥ati（》n Gf Sa筥d BcamRcin蛋brced by Geotex出e／The27th。Japan Na亡ionalConfcrence on Soil Mechanics and Fou黛dat1on丁籔cfollowlnggraphs註ow・stわemcasuredandthccalculateddataofdisplaceme撚o￡t員ebeam・Thcmcasured data aτe thc ones recorded fromP島otogfaphs，andt熱ccalculateddataare出conesdraw旦accordingtothcelasticbeamtわeo∫y．ltlsclcarEnginccri鷺9，PP2543−25442．MSHIURA H。ラet，aL，Compression propertlcs ofUndlstロrbcd Sand（Omma Sandstone M）丁員e 24th．Japan National Conference on SMF￡，pp339−3423．MAEDA−KOHSEN CO。Product Catalogue forAdem G−type，1991／Fukul／Japan鉦omthisgraphthatthebehavlo−oftbesandbeamlsneartoelastlcmovcmcnttiHto3ごεP6，Aftcr5ごεP6，as一22一
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- タイトル
- 撹拌混合工法による大径補強体の開発
- 著者
- 上周史・田村幸彦・館山勝・宮里実・福田厚生
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 23〜26
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33402
- 内容
- 第28園土質工学研究発褒会H−2（神戸）平成5年6月11携拝混合工法による大径補強体の開発 （株〉テノックス 会員○、ヒ 周史 東急建設（株） 会員 珊村幸彦 （財）鉄道総合技術研究所会員 館由 勝 （株）テノックス会員 福田纏磁，宮里 実1 はじめに 止地の効率的利珊、高度利用を目的として、鉄筋補強土、工法により、既設盛土，のり面の急勾配化を図る工法を握案し、これまで研究を実施してきた。この工法は既に実用化が園られ、国鉄事業団によって束海道線塚本駅付近で適用され、6000m2にもおよぶ土地を新たに確保できたD。しかしここで用いた補強体はNATli工法で用いられるロックボルトの技術をベースにしているため、補強体径は小径（10cm以下）であり、このため補強体と土の周顧摩擦力によって得られる定着（アンカー）力は小さく、十分な補強効果を確保するためには高密度に打設する必要があった。また補強体の中に挿入する引張芯材は、鋼材を用いているため、斜顕での作業性や永久構造物としての信頼性に問題があった。 オ＿ガ 【芯材挿入】 そこで上記問題点，の解滴のため、FRP芯材と撹拝混合工法によ・る 定藩コ＿ン畿纂鰭、錨縮、欝筆臨難では・二 舗蕪量【餐正転 【掘進撹捧】出12、施工方法の概略 ← 図1には補強体の構築手顯を示す。施工は以下の4工程で行われる。♂【拡①携絆混合機の注入管にFRPロッドを挿人する。 【撹挫終了】閥 ，皿 一②セメントミルクを吐出しながら正転で鏡搾する。㎜一 皿逆転③所定の長さに到達したら先端部分を練り返しする。心【盤 【逆転引抜】⇒④セメントミルクを吐出し、逆転しながら注入ロッドを引き抜く。馬 ここでFRPロッド先端の定着コーンは、たえず釆改良地盤に突きセメントミルク ソイルセメント罫灘犠欝紺黎葱灘還湛垂尋繹碧に、芯材を別途挿入していたが、涯入管の形状を工，夫することにより、 図1 構築手順あらかじめ芯材を管の中に配置し、1工程で芯材挿入まで施工できる様に改艮した。③の工程で改良体先端で練り返しを行うのは、羽根切り回数が低下する先端部分だけを練返し・品質の向上を醒ったもので 表1 従来工法との比較ある。また④のセメントミルクの吐出は、注入管の引抜工 法きに伴う体積欠損分を補充するために行うものである。 これらの工夫により葬常に均質なソイルセメント体の引張補強体が構築できることになった。職 φ6c離銑 φ40∼50cm 擦抵抗力 癩醗：万廉擦力比1改良率比補強効巣1小小経→長尺→多数3、工法の特徴 本 工 法（撹搾混合補強体）単 体中央部に、セメントミルクでできたコア体があり、その更に中央部にFRI）芯材が醒置される3重構造の頑強な従来工法（締状補強材1了∼850∼60大大後→短尺4少数補強体の 表三には大径補強体と従来の鉄筋補強（材）との効果比較表を示す。この地、施工上からも、勢 ， ■葦 0 0 ● O 冒 O O O o O O O o配置概念 1． O O O o艶veloP組entofaLaエgeDia醗eterRein至o！cedAnchorわyCe飢ent一僚exi員麟etho6：C K翻（TenoxCo・、），Y、Ta雛ur＆（Tokyu Construction Co ，）．M．Tateyama（Railway Technica圭 嚢esea芝ch Ins ti tu te），K、罫鷲kuda，縫．Miyazato（TenoxCo．，）一23一 ①地盤の土を排出せずセメントミルクと地盤土を機械的な揮搾により混合を行うため発生土の心灘がない。②噴射圧を必要とせず地盤削孔もしないので施■，に伴う変状は少ない。③施工機械がコンパクトで狭い場所で施工できる。④オーガーの回転により施工、する工、法であるため、低騒音、抵振動の低公害工法である。 などの多くの特徴が得られる。4。F’RP芯材の開発 芯材として使用したビニロン製FRPロッドは、浮上、式鉄道の鉄筋代替えとして開発された単線のものを、エポキシ樹脂により7本集束して作製した7）。 素材である繊維（高強力ビニロン）は耐アルカリ、耐酸、耐発錆に優れ、軽量で罵強力であり、弓i張芯材としての十分な物牲を；薄している。繊維結合材としてはエポキシ樹脂を馬い、単線は高強力ヒ』ニロン繊維を集束し、繊維含有率が60％以上「となる様にエポキシ樹脂を禽浸しながら引抜き成形法により作製した。単線の表痴は、樹脂を硬化させる際に岡一繊維を綾状に巻き封け、熱処理をすることにより異形化を誹った。それらの単線をエポキシ樹脂で平行に接着；集束し、芯材とな る7本束の集東ロッドをイ乍製した。写真1には使用したFRPロッドを示す。写真ユ 使用するFRPロッド5。既設盛出、急勾配化工法としての適屠 このアンカーの施工実験を実施し、施工、性能辱）、材料品質5）等を確認した後、新駅を設置する工事に、当工法を用いて既設盛土のり蒲の急勾醍化工，郭を実施した。図2には施工の摸式図を示す．当現場では、嫉ま，のり癒の片側を補強盛土で線籍増設し、もう一・方ののり面をカットし、駅筋広場、駐輪場を造成した。この工，箏は、補強土工怯を効率的に馬いた代表例と謬える。 図3は従来工法で実施した場合の設票断面図を示す。この現場ではまずシー1・パイルとアースァンカーにより仮土，留めを行い、基礎杭の打設、擁壁の構築を行う。その後、盛土を埋め戻し仮土留めの撤去を行う予定であった。 ノ、…＿○、斎 、＼ ’表藤処理 鰍紗＼ ≡蕪（ シー1パイル￠9畔！〆 アースアンカー基礎抗 抑止杭 図3 従来工法の設計断面 図2 施工模式図（新駅工事〉 それに対し本工、法ではまず鉛直方向に撹鉾混合杭を打設する。これは掘削面の仮防護と掘削に伴う基底破壊を防此するためのものである。その後、盛土、の切り取りに合わせ、1段づつ水平方向にラデソシュアンカーを構築し・所定の深さまで掘削を進める。掘醒終了後、排水孔を設け、切り取り面にコンクリートを授設し壁面を構築することになる。本工法では従来工法に比ぺ工程が少なく、その分工費、工期が節約できる。また地盤を畿さないため工事に伴う変形も少なく、非常に安全に施工できる。一24一 写真2施工前の盛土（新駅工事）1 写翼3施工状況 写真4掘削終了 写真2には施工箭の状況を、写真3には施工状況を、写真4には掘牌終了状況を示す。 この他、盛土のり画を掘酎し、公園の侵入路を設置する工事に本工法が実施された。図4には施工の模式図を示す。ここでは本工法が、低騒音、低振動の低公害工法であるという理由と、既設盛土内に旧の仮土留めが存裡し、補強を行える領域に制約があり、短い補強長で盛土を補強する必要があることから選択された。写真5には工事の完成写真を示す。当現場では重要線区であるにもかかわらず列車徐行を伴うこと無く、無纂施工を完了することができた。 軌遭・磁／ζ響雛羅襲コンクリ『騰・ヒ、 轍ノ写真5 施工完成（道路取付工事）図4 施工模式園6「アースアンカー代替え工法としての適胴 アースアンカーの代替え工法として適用し ／嫁命／て 1現聰面剛〆た事例5）模式図を図5に示す。この工謬におγイ召シ毛てンカーいて当初仮土留めの支保工としてアースアンや台座等が大がかりになり、狭隆な現場においては十分作業スペースが確保できないこと、等の問題から本工法が採罵された。本工法と 一1穴掘削堀盤面﹃、ることになること、②工法の特牲上，、腹起し撒’1ジ薫盤瞬貨繍カー二￡法を考えていたが、アースアンカーでは、①補強長が長く、隣接する畏地に打設す 〆 隣地境界線’緊難 ∠助略アン炉z最終地盤面アースアノカー工，法を比鮫すると、アースァ ノ！ 親碗ε路製噂線）ンカー工法ではアンカー体を良質な支持届に i』P 、定蓋させる必要があるが、本工法では補強径が大径であり地盤が軟弱であっても十分なア図5 施工模式図（土留め工事）ンカーカが得られるため、良質な支持霜に定一25一 藩する必要がない。このため、アースアンカー工法では、支持層が深くなるほど補強長が長くなり不経済となるのに対し、大径袖強体は軟弱地盤においても十分なアンカーカが得られるため、補強長も短くて済む。 写真6、7には施工状況を示す。現場は幅6m程度で爾脇を線路に囲まれた雰常に狭険な場所である。諸現場では列車走行や施工の安全性を確認するために、施工中のレールレベル・土留杭の鉛薩、水平変位・士留め付近の鉛直変位について計測を行ったが、施工中、施工後ともi㈱以下の小さな変形であり、列車走行に支障することは全くなかった。麟藤＿＿蝋．識＿選欝還． 写翼6 施工状況（土留め工箏）写真7 施工状況（土留め工事〉7。あとがき 本工法は上記に留まらず、いろいろな適用方法が考えられる。図6は本工法を盛土補強として適用した場含の概念図である。本工、法に隈らず補強ま，工法は耐震姓に優れ、盛土の破壊耐力を著しく改善することから、盛土の耐震・降雨補強に適用することは理にかなった選択であり、特に本工法の場合は効率良く補強できることになる。今後はこの様な多彩な 『’⑭” v ⑩ ’『⑲ F⑭ ＝⑭ ㊥ μ ＿一璽1 ぜ ⑳ て⑭ U り ⑭ γ⑭一’轡蝿．④ 喰げ ｝ ，＿＿一副強 “ ｝要求に対応できる様に、更に研究を進める予定である。図6 盛土補強の概念図〈文 漱＞1）館由、村田、杉山、澤井（1991）：鉄筋補強法による鉄道盛士のり面急勾醍化工「禦、土と基礎2）鉄道建造物設計標準（土．構造物〉 ・同解説（1992）、 P321∼32婆、丸善株式会社3〉館山、薦村、上、龍岡（雄92）：捧状補強材の醗置に開する模型実験、土木学会第47囲薙次学術講演会4）上、館由、田村、福田（1992）：撹搾混合補強体の施工実験、土木学会第47翻葎次学術講演会5）田村、館由、上、吉田（1992）1撹神混合補強体の引抜き試験、i．木学会第47圓年次学術講演会6）谷口、館由、斉藤、鳥井原、、ヒ（1992）：撹搾混合補強土の仮土留めへの適用、土木学会第47回隼次学術講演会7）岡崎、江部、館山、［建村、上（1992）1棒状補強材におけるビニロン製FRi）芯材の適用、土木学会第47圏舘次学術講演会一26一
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- タイトル
- 低空間での既成杭中堀り工法の開発
- 著者
- 須見光二・中島重之・大岩忠男・森中宏和
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 27〜28
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33403
- 内容
- 第28画土質工学研究発表会K−7（神戸〉 平成5年6月12低空間での既製杭中掘り工法の開発（株）松 村 組正会員 中島重之（株）松 村 組正会員 大岩忠男 同 上正会員 森中宏和（株）ジオトツプ正会員○須晃光二三．はじめに 近年、都市構造においては高層化や大型化が進み、一方では大深度地下利用や重層利用が求められ、建設工事は複雑な条件下での高度な施工技術を必要としている。基礎工法においても、大【］径杭や長尺杭の開発利用が進められ、一方、商速道踏高架橋下、架空線下といった低空間、狭小場所、さらにはアンダーピニングや近接施工などの制約下における信頼性の高い合理的な基礎杭施工法の二一ズが高まっている。 従来、上部空間に制限を受ける既製杭工箏は、小型施工機を用いた：削孔・建込みが2工程方式の施工が一般的であったが、施工性および信頼性に問題があった。また、無理に大型施工機を駕いても、効率の悪い短尺の継杭となるため、継手数の増加が最大の難点であった。このため、図一1に示した新しい駆動力伝達機構を有する軽量・小型の施工機械（以下、スペースマシンと呼ぶ。）を開発し、特殊撚削ヘッドおよびスイベルの組み合わせにより、これらの問題点を改善した油圧式全回転中掘り工法fSPACE2圭（スペース）工法」を闘発した。以下に、本工法の概要と各種利用分野について報告Lする。 本工法は、杭体を回転させることによって周獲抵抗を低減し、非常に小さな瓶入力で杭の貫入施工が可能となることを利周したものである。施工においては、杭本体をスペースマシンでチヤッキングし、杭内部のシャフトより送水される掘削水をヘッド先端から畦出させながら、回転圧入を繰り返し杭を貫入させる。杭先端は低圧噴射撹挿方式で根間めを行う。掘翔泥水は、原則として正循理芳式で杭頭部の排水管より排出する（図一2参照）。 マシン仕様 施工方法は、各種条件に応じ、以下対 応 抗 径 φ500陥∼812BmmG田6m冊） rよ、 乱㌧の2システムがある。影レ㌃猟・、 べ、、・悸μ」・婁1・、灘一乙 ①Aエ法（脱蓑式へ・ソド） も黛マ＿ かr r櫨 施工購には、杭先端部に設置したクラッチに掘削刃を結合して、正回転く 監 ヒ 、 Y謄 嘗により杭の回転力を掘削ヘッドに伝達引 抜 き 力慧3皇圧 入 力7献釘降ストローク 500mm玉Gτpm隣転数く縄連）回転数（抵速） 5τpm飯要時瑚しヒ昇）研要時簡（下降）15seclOsec愛菱常 用 厳 カ 隔レ’ ＼ボンプユエ7ト煎ゑ 3．6t（50け鍾1催 御 方 式 無糠操窪q4ch｝所要電力（回転）所要電力（昇驚）250㎏／㎝730kW×2台（30kWx3台）三5kWXl台（30kW×1台）本 体 循 飛 96ヒ（130匙） コ ｝シャフト・掘削ヘッドを回収する。無線撞僅範灘：50m以内 1）内sPR級oooマシンrj法衰門1一蔭エ O A工法・B工法は、鉛直載荷試験を実施し、差のないことを確認している。 CC『… 単位（1㈱SPR−800SPR−100024002，8001016 812822002，000180020251，200王375 600 650 28（｝ 232ABcDEFGHIJし 観ト・掘肖li！＼ッドは圓珂曳しない。 伺 岬N芯ロとにより掘削刃と杭の結合を解除し、頭部からの送水および排水に対応する Q特殊スイベル装置を利薦する。シャフ ソ ， ’ 、 、＼ ’ 、酒Lする。また、杭貫入後は逆回転するこ ②B工法（固定ヘッド） 杭先端部に掘削ヘッドを園定し、杭 サ ノ’園張リレク1砺浬｝ 58いm （85いm｝鱈籟ト几ク1低速｝ ユ葦．6いm（175レm｝ 295 500 125 468 ・100 275 図一1 スベースマシン Development of a p蓋1呈睦9 組ethod w玉t血 inner excavatioIl for precast p三里es uPder li田三ted upPerspace：SぬlgeyukiNaka伽a，TadaoOhiwa，註irokazuMorinaka（岡atsu田uraGu面Co．，Ltd．），and哲ltsujiSu国1（G包OTOPCo．，むtd，）一27一 ，スペースマシンと杭のセノト＼毒訪セノト ノ囲削水回転圧入ヤノトコ・シャフ1ヤパ・纂／クラノチに柔り連結泥水下犠の4．先端ミルク注入，オーガー引抜き3，ヤントコ使”醸転圧入2．睡転脹入＼＿セメン1連結’ζ一（ ミルク引撚1 水榊へ 軸ヘ摩 ントスペースマシン18抗サンドポンプ漏肖耀ヘンF禦賂鑑男郷杭・ヘンド掘削水ー健阿転①あらかじめシャフ1を管内に設②シャフ1より送水し，ヘノド先置しておいた翫をクレーンで景 り込み，騨llヘンドをセ汁し，鵡より襯肖li／1（を翻上出させる。1司 スペースマシンのチャキンゲ書5 ，よびジャンキで所定の櫨芯にセ バする。時にスペースマシンの繍転装置1こより垂九を廼｝転iし，地魅を節1肖il しながら，周面摩擦力を1氏減し っつ坑を圧入していくゆ④ヒノン擦ル塊正腰甜て1だ③ヤノ1纂とシャフ1を畠1ムんで，人後，ヤバ・コを逆回転させて ヘノドの拡大刃を離じ，ヘノドまずシヤフトを連結後，、・ン1一 コを上杭にセノトする。杭を圧 入し，続いてヤγトコを曝転させ圧入し、抜を所定σ）位置まで ・シ、フ1を弓IIげながら臼蕾内に静イノ1・ミ’砂を1勧す施工する。 る｛A』葦∼去｝。 図一2 施工手順図衷一1 利用分野1．道跳、鉄道等の高架橋下での施工 杭 種：鋼管杭およびコンクリート杭2．架空線下での施工 杭 径：500關∼玉000糧m（1G16鋤m）3，ま世下掘肖rl底”での毒無工 打設長150m以下を標準とする。4．工場や倉庫等の建屋内での施工 適周地盤：礫径50mm以上、礫の含有率30％以上、5．狭小な場所での施工 および、N値50以上の中間層が5m以上 介控する場合は慎重な検討を要する。／作緬陵紬／ 利胴分野：裏一1に示す。スベ 一スマシン窩速選路高葉概4。最近の実施例 ここでは、河川改修工事におげる、本工法の適罵 o o LO めきWL上部空閥に制限を受けた場所で、締切内に軽量架台を設置し、 L型護岸…塾…礎杭（鋼管抗φ800m覇、 L＝2〔｝∼2玉．5国、58本）を施工したものである。 図一3に標準断面図、写真一1に施工状況を示す。一 ㎜ 一 一 ∫ 『軽蘇臼1Y現事例を紹介する。本事例は、高速道跳筒架橋により SPR一臼D臼冗i況河探 ．■r鞭k鋼管杭φ800陥 ［1序il l，L＝20∼21．5m−響」｝ 曹 幽 暫 需型驚．．1l 膨ケーソン基礎 高架橋床版下部では6本継、橋脚梁下部では9本継の施工であり、上空鰯限下での施工能率を考慮しB工法を採用した。施工能率は、平均して1本／霞となl il l 図一3 標準断面図り工、程圏での陶上が確認できた。杭打設2ケ月後、支持力確認、のため、動的載荷試験を実施1ノ、良好な 偲貰 ＿一7r載P』結果が得られている。5．おわりに 本工法は、低空間や狭小場所での既製杭の施工法として、種々の条件下で施工実績をあげ良好な成果を得てきている。本報告が、低空間や狭小場所あるいは近接施工などの条件下での既製杭施工法としてi鞭締講難羅騨．、鷲講藩舞参考となれば幸いである。 参考文獄玉） 中島・大岩・森中・須見：土木学会第47回年次 学術講演会第6部pp，392∼393，玉992。写真一1 施工状況一28一
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- タイトル
- 土砂地山のトンネルにおける脚部補強効果
- 著者
- 赤本弘文・三宅達夫・和田眞郷
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 29〜30
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33404
- 内容
- 第28回土質工学研究発袈会H−5（神戸） 平成5年6月13土砂地山のトンネルにおける脚部補強効果東洋建設（株）鳴羅研究所 正会員 ○ 赤本弘文 〃 正会員 薦宅達夫 〃 正会員 和田鞄郷1 まえがき NATMが山岳トンネル工法の標準工法として位置づけられてから約玉0無になろうとしている。最近では螂市部のトンネルのような軟弱な土砂地山の工察にまでNATMはその適用範囲を広げてきている。また第二東名高速道路整備謝爾では従来には晃られなかったような大断面のトンネルが誹繭されている。軟弱な士砂地山の工箏では支持力や地盤剛性が不足し、トンネル支保の脚部の変位が大きくなりアーチ部周辺地山のゆるみ領域が拡大する恐れがある。また大断徳のトンネル工事においてはこのような傾向がトンネルの安定上極めて重大な問題となる。そのため、現在いろいろな補助工法が朋発され、実際の現場において適用されている。 我々はトンネル脚部周辺に直径100∼30伽皿程度の小q径杭を打設し脚部を補強する補助工、法の補強効果の研究を行っている。本報告は遠心力載荷装置を用いて行った補強効果確認のための予備実験の報雀である。2、実験方法 実験に1使用した試料容暑鼻は輻600冊m×奥行150mm×深さ400m殿で前後 ．・．、・ 装 撒㈱・・翻離一・小口径杭の模型を設置した。 トンネル模型は肉厚2、5mm×内径160m緯のステンレスのパイプを半倒にしたものと厚み0．擁mのアルミ箔を半径82、5舩の半円にした物を用いた。小Q径杭は径3mmの真鍮棒を長さ60m 鰯．1 ．淵 鋤 麟 識 紅灘鐵誰舞 磁 冊に切って作成し、トンネル模型との接続を容易にするため溝を切っ傭 偽 写真一1 トンネル模型たレールに取り付けた。 実験は遠心撫速度を段階的に上げていく方法で行い、それぞれ 表一1 実験ケースー覧の段階で撮影した写真より地盤の動きを観察した。写真一1は実灘響験中に撮影した写翼の一例である。実験ケースの一一覧を表一1に 実験ケース示す。ケースー1，2とケースー2 2はケースー1、1とケー1 工 ステンレス！．529なしなしスー2、1の実験の後で地盤表瀬に後2瀟mの鉛の粒を・敷き詰め、1．2ステンレス1，529なしあり再度遠心頒速度を付加した実験である。この鉛の粒の周厚は35蘭2． 玉ステンレス1，567ありなしで、これは乾燥密度1．89／cm3の砂で約247m騰の層厚に相当する。2 2ステンレス豆．567ありありアルミ1，604なしなしアルミ1，592ありなし3．実験結果 図一1，図一2にケースー3とケースー4の軌跡図を示す。ケ34トンネルの材質補強杭鉛粒ースー3では遠心加速度39Gで、ケースー4では遠心加速度98Gでトンネルが破壊した。どちらのケースも破壊に至るまでの地盤の変位はほとんどなく一瞬にして破壊に至っている。ただし、写真を観察するとヶ一スー3においてトンネルの左側のサイドウォールがすこしずつ内側に変形しているのが確認できた。また、トンネルの破壊による影響範囲はトンネルの直上だけでほとんど地に影響を及ぼしていない。TheeffectofsmaUdiameterpilesu貌dert卜esidewaま互Gftunnelinso員grG“Rdl巨mfumiAkamoto，醒it卜io國iyake，融sato冒ada（ToyoConstl臼uctionCo．，LTD）一29一 図一3にケースー1、1とケースー2．1の，また図一4にケースー1、2とケースー2．2のトンネルの脚部の水平方向変位と鉛直方向変位を各遠心痴速度ごとに表している。その場合に遠心加速度10Gの時の位置を初期値にしている。それぞれの変位の方向は、鉛「臨、庶艦戸に1ロよ．照寝．避茸薩変位は下向きを正に取り、水平変位は写真に向かって左から膚へ蕉の方向を取っている。ばらつきはあるもののいずれのケースも水平方向の変位量は撫速度の増加に伴って変化していない。また、鉛薩変位は触速度の増加に伴いどのケースも岡じように増加している。図一1 軌跡図（ケースー3）4 まとめ 以上の結果より、トンネルの強度が大きい場合には杭による補強効果は見られなかった。トンネル自体の強度が小さい場合には、トンネルの変形を抑止する効果があると思われ、「㎞☆電さ’豆1 嫉、卜地山のゆるみを抑えることができると思われ；191・N賢，圭塀還瞬llる。 3 2一マら”・ρ・一水圭一 ．8 一．19甲唖＝＝1；．，臼，甲」、 ・”一’ひ丞。甲’卜◎．，．P『．鰹、（鴨一1杭無し，左α・相：杭有り，左一：杭無し，右o 一31020 303図一2 軌跡図（ケースー4）。：杭有り，脊水140 50 60 70 80 90 100遠心加速度 （G）濫・｝．・rら・；1，一勝甲．＿3F臼‘1跨o”・・1・1酵β『3＝3’『’’”2（m討滞1：1＝”■「印鉛1難・〈，且ボ）1ひ ◎，：：1膠“1宕／ 遜「ゼ測碗糠読：1〆 一2 −310一：杭無し，左 O Q：杭有り，左3＿＝杭無し，右 。 。：杭有り，右21020 30図一3一20 30 40 50 60 70 8090100遡縄轟評難（ケー㍗LLケース2・’）（mボ）1“ 一 −3一：杭無し，右 ・ o＝杭有り，右 還’〔ン、力藤鍍 （G〉一●『一’ −2一》＝杭無し，左 O O＝杭有り，左 一、珍 臼量”門’一7卜’『襯㌧， σ・畠ご」一一 o！睦 −鵯一甲・・1：・一：杭無し、左 G Q：杭有り，左 −2 一；杭無し，省 。 。＝杭有り，右 −31020 30図一4一30一40 50 60 70 80 90 100遠心加速度（G）トンネル脚部の変位鑓（ケースー1．2，ヶ一ス2、2）
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- タイトル
- クレーン車の転倒時地盤破壊に対する危険度のリアルタイム評価
- 著者
- 加藤祐理・深川良一・室達朗・森田悠紀雄
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 31〜32
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33405
- 内容
- 第28囲土質工学研究発裟会（神 戸） 平成5年6月14E−11クレーン車の転倒時地盤破壊に対する危険度のリアルタイム評価愛媛大学工学部霊会員 深川艮一・正会員 室 達朗基礎地盤コン勤タンッ疋会員○加藤祐理・正会員 森田悠紀雄はじめに クレーン車の転倒を考える際，地盤破壊の生じる可能姓があるなら，転倒条件に地盤の支持力を反映させる必要がある。そこで，まずアウトリガにおける荷重∼変位関係を指数分布曲線式で表し，載荷初期の載荷圧力，変位のデータから最終的な荷重∼変位閲係をある程度推定することができることを示した。次に，推定された降伏時の支持力および計測時点での載荷圧力から地 p，、．、。k。r、。．，》 c、，。卜1、，、，8盤破壊危険度を推定し，クレーン単の転倒に対するリアルタイ 0；23456700 5 10 15 2G 25 30 35 40ムな情報として活用できることを示した。クレーン車の転倒条件 地盤が堅固な場合，クレーン車の転存するが，地盤破壊の可能性がある場合は，力のモーメントが2 ＼灘へつりあっていても地盤の支持力が小さければクレーン車は不安3定となり転倒が始まる。この場合，クレーン車の転倒条件は，E 1熱クレーン車に作用する諸力とそれらの作用位置及び地盤の支持o4力との関数として定式化できるP。ω5平板載荷における荷重∼変位関係の推定解析方法 Janosi・Ha濾moto2）が土のせん断曲線に採用した6次の指数分布曲線式によってアウトリガにおける荷重∼変位関7係を推定する3）。緊驚一＼ト熱叡1倒はカのモーメントのつりあいが満足されるかどうかのみに依難一一＼＼ ま の一“＿ 2−3 1 c邸02一一SoI咤Rock 壱 ρ需ρ鵬。エ（1−e xp（一s／δ、〉〉 （1）8ここに，p：載荷圧力，Pm．、：極限支持力，s：変位，δ，＝形図一玉平板載荷試験結果5）状係数である。降伏支持力p，に対応するsがδ、となる。（2）式にn個のデータをあてはめて整理すると残差平方和SSRは次式表．1指数分布曲線式による極限支持力の評価となる。 ∬R需Σ（ρ‘一ρ加、、，（卜exp（一s‘／δ，））＋ε）2（2）εは誤差項である。上式のSSRを最小とするようにPm、・とδ、を決定する方法は葬線形最小2乗法となるが，Newton法4）を用い砂レキ（kgf！c㎡）ト1によってPm．、，δ。の決定を試みた。計算に用いるデータの維258奪60双曲線法ma604762747651263且マoIo3603賑o呈goV服d鵡rマceロ法時間がかかるためリァルタイム評価という意味ではマイナスにρ菖“（Dマo oP一“（10）li3、a213昌1‘o．7ss4Ho『4323．2旦73．3P鷺5露（20）79983．9s49．‘183』P陶9暉（30）78ε74 璋3252且マ4、9P．。隅（40）82．37￠S置2．217LoP菖．■（50》837榊一夏74、8癖鵬“（60）B4．4一一i79．9あることを確認している。推定された極限支持力の評価 図一15）は平板載荷試験で実測は砂礫層での実測値であり，Case2−1∼2−3は軟岩での実測値である。図一1のCase14，1−3，2−2，2−3について解析を行った。2曽359P！6輔0法して得た荷重∼変位データをプロットしており，CaseH∼1−32暫29G数が増えるほど推定される曲線は実測値に近くなるが，計算になる。5組のデータによってPm、露とδ，の妥当な推定が薄能でL−3図式推定泣て求めることができる。ここでは，リアルタイムに地盤の破壊に対する危険度を表示するため，任意の連続した5組のデータ軟岩（toq∫）C鵬c憾o置サンプリングナンバー（1）（（PL，s1）∼（p5，s5））より推定される極限支持力をp・、、（1）とする。推定されたPm、、（1）∼Pm．、（n）Real−timeevaluationofdangerfactorforgro頗dfailureinfallingdownofcranecarlRyoicむiFukagawa and Tats絃ro Muro， Ehi鵬e Univ．， Yuri Kato alld Y蟹kio Morita， Kisoj iba口 Co艮sul tants Co．， LでD一31一 2と図式推定法始め他の手法から推定された極限支持力を塞一1に示す。ここで，図筑推定法からP／S→0法までに対応する極限支持力は文献5）によった。Case1−3以外のCaseについては載i5荷初期の段階から他の極限支持力推定法より得られる極限支持力の値とかなり近い値が推定されていることがわかる。よって，載荷初期の段階からある程度荷重∼変位関係を推定で 底匿臨岬闘囲囲o翼謹きるということがわかる。偲地盤破壊危険度の推定解析方法 荷重∼変位関係において，降伏応力p・のときの0．5変位sがδ，であるから，（1）式よりρy蹴0．632p皿。謬なる関係が成立する。地盤破壊危険度Dは，平板載荷途中の各時点でoの載荷応力とこの式より推定される降伏支持力との比とする。よって，サンプリングナンバー（のより求められる地盤破壊危 変位 S（c m）険度D（n）の定義は次式となる。図老地盤破壊危険度（砂礫・軟岩） D（η〉堂P，＋4／ρy（η〉 （3）2サンプリングナンバー一（1）より順に推定されるPm、、よりp。を求め，各時点での地盤破壊危険度Dを求めていき，変位sとの関係を調ぺる。癖羅騨騨15解析ケース 地盤条件については，砂礫・軟岩5》，粘土（過圧密地盤）6），粘土（正規圧密地盤）8》，マサ土7），砂地盤。）の6種類の荷重∼変位データについて解析を行った。解析結果及び考察 代表例として図一2，3に砂礫・軟岩および過圧密粘土地盤における地盤破壊危険度D∼変位s関係を示す。全ての場合について同様な解析を行った結果，2《下の2！｛｝．o甥鰹廻 麹05っに大別できることがわかった。地盤破壊危険度D∼変位s関係において，王）変位s・三c田で地盤破壊危険度D・0，9以上になる場合（載荷初期の段階から危験な状態），2）変位s・1c田以上で地盤破壊危険度D＝0．6∼0．7になる場合。王）の場合は，載荷速度が速いとき，粘土地盤においては過圧密地盤の場合，砂地002 3 4 5 6 7 変位 S（cm）図唱地盤破壊危険度（過圧密粘土）盤においては相対密度が大きい場合に対応しているようである。 地盤が破壊する可能性を変位sだけを目安にすると，1），2）の2つの場合があるため，危険度を過大あるいは過小評価する恐れがある。その点，今回提案した方法によれば，いずれの場合にも対応できるので安金に対する信頼性が増す。また，玉つの指数分布翻線の推定に要する時間は，良好な収束値が得られるまで20圓の反復計算を行ったとしても，PC−9801ns／Tにより約1．5sec程しかかからなかった。危険度Dのリアルタイム評価は十分可能であると判断できる。結論 クレーン車のアウトリガ部における荷重∼変位関係を指数分布曲線式で推定できることを示し，載荷初期のデータから最終的な荷重∼変位関係の推定が可能なことを示した。さらに，この推定された降伏支持力p，と変位sの関係から地盤破壊危険度Dを求め，クレーン車の転倒に対するリアルタイムな情報として生かせることを示した。本論文を作成するにあたり，クレーン華に関する資料を送付して頂いた住友建機（株）・小田浩彦氏に深く感謝の意を表す。《参考文献》1）加藤（1993）；愛大峯論，2）Janosi＆Hana田oto（196王）l Proc，1st lnt。Conf，爵lec血s。Soi1−Veね。3）近藤・佐藤・杉由（1987）：テラメカニックス7号、4）マッカーラ（三浦・銀罵訳）（1986）1サイエンス祖、5）森田・笹尾（1986）：土木学会第41回隼次学術講演会、6）山肩・中江・清水・筒井・平野（1985）：第20回土質工学研究発表会、7）大杉（正993〉；愛大卒論、8）柴田・今里・奥山（1983〉3第18回土質工学研究発表会、9〉谷（1986）：東大修論，一32一
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- タイトル
- 比抵抗映像法の地盤調査への適用
- 著者
- 田中達吉・中西博次
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 33〜34
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33406
- 内容
- 第28回土質ヱ学研究発袈会C−2（着影 戸） 三F1茂5歪碁6月15比抵抗映像法の地盤調査への適用応用地質株式会社 正会輿 田中 達吉応用地質株式会社 中西 博次1．はじめに 地表からの探査によって地盤の比抵抗値分布を求める手法として、インバージョン技法を用いた自動解析によるr比抵抗映像法」nがあり、近隼、地質調査に多く適用されている。比抵抗値から地盤の力学的情報を直接的に得ることは難しいが、地質の違い、断層破砕帯、風化変質帯、地下水の分布状況等の地質構造を推定するには有効な物理墨である。探査によって得られる比抵抗値駈面図はこれらのさまざまな要素の影響を受けたものであり、実際にはこの比抵抗値断面図の地質的な解釈が技術的重要性を担っている。 比抵抗値断面図の地質的解釈をより的確に行うことを目的として、著者らは解釈結果と施工時の地山状況を対比検証し、その事例を蓄積しつつある。そして、これを通してどのような地質的要素がどのような状況のもとで比抵抗値断面図に表現されているかなどについて整理、検討している。ここでは、いくっかの事例にっいて探査対象となる地質的要素と比抵抗分布の対比の結果について述ぺる。2．地質的要素と比抵抗値断面図の対比 褒一1検討事例2−1検討事例 地質的要紫と比抵抗値断面図の対比を行った事例を表一1に示す。これらのデータは施工の記録あるいは試掘や詳細なボーリング調査資料によって地質的要素がかなりの精度で把握されているものである。今回は著者らが現在進めている事例検証の途中段階として、表一1の中でNo．3と恥．4について紹介する。No．玉234567腺地質造成地 砂礫層トンネル 花樹岩トンネル 花嵐岩地質的要素深度10mゴミ投棄範囲250吊 断層、風化変質、地下水50m地下水、断膚、盛土地すべり大阪層群20矯地下水、火山灰層、窯澗トンネル火山岩類80m地下水、岩質トンネル中古生層 王00m 地質、地下水、岩質岩質、地下水地すべり 古生層 20飢2−2 対比した事例の検討例一1 領家帯に属する花嵩岩類が分布するトンネルにおいて解析された比抵抗値断面図を図一1に、トンネル掘進中に切羽等で測定した露頭の比抵抗値を図一2に示す。地表地質踏査結果と露頭の比抵抗測定から推定した地山状況とトンネル切羽観察データを比較して、表一2にまとめた。これによると地下水を多く含む箇所と廃棄物を含む盛土の簿漸で比抵抗値が小さくなり良く対応しているが、断暦はやや不明瞭である。凡例綜蘭【・hm髄mi歪≦躍 髄 髭図一1 トンネルルート沿いの比抵抗値断面図AfewapP王icationsof”Resisもivitylmage勲ro負1ing”toGeotechnica1SurveylTatsukic撤Tanaka（oyGCorporationl，HakuziNakanis歴（oyGcorporationl．一一33一 表一2 トンネル掘進時の切羽観察と比抵抗値分布状溌比擬抗悟地 山 状 況測，点課o，授o．103∼106罐発擁1閏 岩 翫岩 強層 風粘 化土 黄 入 嵩水No．105付近No，110付近上下にっながる低比抵抗分布から断膚の存在を推建していたが、約10mずれて小規模な断層が出現した。No。112付近小断膚が存在した。比抵抗値の、悪変点となっている。No．112∼114踏前部下方に低比抵抗部が分布する。ここは、踏前から30￠／分の湧水があり、比抵抗値の低い地下水が多く貯留されていると判断できる。興o，1玉3∼王15地表から施工基薇までは盛土であり、コンクリートの塊等を含む土砂が投棄されている。盛土部分の比抵抗値は低い。，中央部r短0114付近図一2がない。天端上部のやや低い比抵抗値のゾーンを地下水の分布域と推定した。この部分は比較的湧水が多い区間であったが、水量は少なかった。坑内湧トンネル軸方向に連続する断層があったが、比抵抗値分布には特に変化露頭比抵抗測定結果塵 大阪層群の礫混り砂層にシルト・粘土層を挟在する地質状況の簡所で・法面を掘削中に地すべりが発生した。シルト・粘土層にはrみがき砂」として採掘された火山灰層が5膿程度の層厚で分布しており、すぺりの原因として地下水のほかに採掘跡の空洞の影響もあると考え、これら 表一3大阪層群の比抵抗値の分布を調ぺるために比抵抗映像法を行った。図一3は、比抵抗分布とボーリング調査から推定した地質断薗を対比したものであり、表一3は露頭や室測定対象礫混り砂層（不飽箱） 几隠Ω・m600内で地盤材料の比抵抗値を測定したデータである。この結果によると、比抵礫混り砂層（飽和）抗廼から地下水の分布状況や礫混り砂層とシルト・粘土層の分布は良く推定シルト45地下水80できるが、層際5m程度の火山灰膚の存在とその中の空洞はよく分からない。280B祠t凡例 1α川 5DO ㈱ 400 ㎜ ㎜深纏曜’ 雄50 塵2D 聾OC βα 0 20 ‘0 60 酢0：oo ユ20 耳40 聾60 ：801跡1 距 離 程 大脹闇解〔硬農り砂岡）塾・22 慈足地下水面街29孔 翫2紙巳一2 50 30 1。hm一“ 10響鑓．毒． 盧蓋ogoo鞄 、、甲2二EL嚇G oo■一’薯 雀 艦一云 断曜・そ・富，’イ：・㌧︸一一 ＿ ＝ 一 『 ｝・鮮EL震8000回穴霞周瞬〔シルト・蹟土超〕20 40 50 80 責09 置20 1胡 蓋60 150 200 220 2‘0 踵離程（期1 図一3 比抵抗値断面と地質断薗の対比3，まとめ 今回示した事例はでは、地下水分布と廃棄物を含む盛土の範囲推定については実用上十分に高い精度が得られたものと判断できるが、断層破砕帯や岩質、土質分布については地質的要素としての規模が小さいためか、明瞭な比抵抗績のコントラストが得られていない。今後は、さらに事例の蓄積を行い、比抵抗映像法が実際的により有効な探査手段となるよう解釈技術を高めていきたいと考えている。1）島 裕雅：二極法電極配置データを胴いた実馬的な二次元比抵抗自動解析法、物理探査、第45巻第3号1992． 2）植野修昌、水野佳純、田中達吉：比抵抗映像法によるトンネル事前調査と掘削結果にっいて、土木学会奪次学術講演会講演集、鶏92． 3）中西博次、外虜 仁、安井畠幸：比抵抗映像法による地すぺり地の地下水調査、応用地質学会平成4年度研究発衰会、1992一34一
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- 短周期微動のアレイ観測に基づくＳ波速度構成同定の可能性(その２)
- 著者
- 酒井潤也・時松孝次
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 35〜36
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33407
- 内容
- 第28回ニヒ質工学研究発表会臓一8（神戸〉平成5年6月短周期微動のアレイ観測に基づくS波速度構造問定の可能性（その2）16東京工業大学 正会員 時松孝次学生会員○酒井潤患1。はじめに 短周期微動を2次元アレイ観測し、微動に卓越する表面波成分の分散曲線を求め、それを逆解折すれは、観測地点の表愚S波速度構造を同定することができる。本研究では、短周期微動の2次元アレイ観灘と平行して現場で分散曲線の概略をリアルタイムで算出するシステムを開発し、その有効性を示す。2測定装置の概要 地表面の数箇所に鉛直センサーを配置し、短周期微動を観測Laptop Computerする。通常この配麗は図一1（a〉に示すような鰐形アレイとする。なお、アレイ半径によって測定波長が限定される1のでアレ ノ AD ConverterAmplifierイ半径を漸次変えながら観測を行い、必要な波長の範囲をカバーする。サィ1・の条件によっては、円形の配置でない異形アレ（al Sensor ArraySe【、sorsイ配置での観測を行う。鉛直センサーから得られた地表薩の振動波形は、増幅後、測定波長を考慮したサンプリング周波数でAD変換し・パーソナルコンピュ㎝夕に記録する。 図＿1 測定装置の概要3。現場解析手法 の短周期微動の観融こおいて、現場で分散曲線を昔脚すること 9 P（f、k）ro竈58ができれば、観測を効率農く行うことができる。しかし、現場（ までF−Kスペクトル解析を行って分散麟線を求めることは現状ご 巳ではやや時間がかかる。円形アレイ配置による観測を前撮とす k＝0460れは、空間自己根関法罰がある程度有効である。しかし、この 3 0．0 0．40 0．80方法はノイズレベルが高い場合や異形アレイの場合には適購で WGvenu窪1ber（rGd／m）きない。このような場合でも、WaveR鵬berスペク1・ルを用いれ 図一2 晦veロ鵬berスペクトルの例はパーソナルコンピュータを用いて1分程度で分散曲線を讃算できるため、 SheGr Wqve Veioclty（m／s）現場での確認が驚能となり、観測の嬬頼性が向上できると考えられる0 0 200 400 600 800 0 F−Kスペクトルの波数平面上での一周積分をWavenumbelスペク1・ルは、Besse1関数で近似したもので、次式より与えられる。20 ＿＿ 1 茜 P（f， k） 撚 ＿k・Σ二 Smn（f） ∫o（k・ρ【nD） N晶 田，n濫玉ここに、fは周波数、Nはセンサー数、ρ・、nはセンサーのm，n間の距離、Joは0次の3essel醐数、S，。nはセンサーm，n間の正麗化されたクロススペクトルである。図一2にWave甜mb戯スペク｝・ルの鯉を示す。スペク1・ルが最大の値を示す波数が、周波数fでの観測波の波数となる。波数より位根速度S40ニ胤0① 6080cと波長λをc藁2πf／k、c皿∫λの関係より求める。各周波数について同様にc、λを求めていくことで分散曲線を得る。5． 角翠析奉吉果100図一3 S波速麿構造 地盤構造の既知の地点で、短周期微動観測を行った。図一3に既往の調査’一EstimationofVsPIGfllesBasedonAエ…・ayGbselvatlonoξS総olいPeriod瓢三crot【e鰍s（Part狂）’伊10KIMA望一SJ，K、andS照Ai，｝ （τokyolnstituteoflec註noiogy〉一35一 パ れPhose Veloc佳y （m／s〉 00 250 500 750＼願、50 OI O O馨 D電5 0 0摩5 n縫m be rス ペク ｝ ルと F−K wav8船mbβrlr甜1m） waven・mbgr（radlmlスペクトル随方の解析を行 N N∈ 、）100「 島 ％ ゆビ ロ ロヨ 解析から求1められたF− s Wave階11b8r（rad〆ml Waver㈱8r（radlrn）Kスペクトルの一部を図一 図叫F覗スペクトル図250： 図一5 測定分散曲線4に示す・得られた分散曲線と、地盤構造から求められる理論分散曲（F−Kスペクトル、円形アレイ〉線とを図一5に示す。F−Kスペクトルによって求められた分散曲線 Phose〉elocity（m／s〉は理論との対応が良いo 0 25Q 5000 Wavenu盤berスペクトルによって得られた分散曲線と、理論分敵曲線を図一6に示すo醐じ波長での位相速度を比較すると、測定分緻曲線50麹線を見ると、半径の5倍程度以上の波長で曲線が位相速度の小さい750 ● 一1は理論分敬曲線より若干低い値を示している。また、半径ごとの分徴方に偏ってくる。これらの傾向を承す原茜は、Wavenu曲erスペクトル一TheoretめalEiOO￡ひがBessel関数に影響された値をとるためであると考えられる。しかし、 c①Wave轟臨be【スペクトルを用いて求められた測定分散曲線は半径ごとにそれぞれ連続しており、アレイ半径の約2倍から5倍までの長さの波Φ〉i50oヨ200長範翻において、理論分散曲線との対応が良いことがわかる。また、岡じ波長範懸において、F−Kスペクi・ル解析で求められた分散曲線のおおよその形をとらえているといえる。250 同地点、では異形アレイ配置での観測も行った。図一7に同様にして 図一6 測定分散曲線（Waven鵬berスペクトル、円形アレイ〉求めた分散曲線と理論分散曲線を示す。異形アレイ配置においても、Wavenumberスペク1・ルから求めた分散麟線は、理論との対癒が輿い。 PhoseVelocity（m／s）0 0 100 200 500 40C6．まとめ 岡形アレイ、および異形アレイ配羅による短周期微動観測から、Wave轟umberスペクトルを月ヨいて現場で分散曲線の概略をリアルタイム10で求めるシステムを開発し、現場実験を行ってその有効性にっいて検討した。その結果、円形、異形いずれの配置においても現場で分散醜∈線の概略がある程度の精度で求められることを確認した。￡SensorArraソ20ひ《参考文献》にω1〉A。M．Dai論tya駐dD「B「llaHis（1989〉＝”PhaseVelocityEst細a−tionofDiffuselyScatteredWaves’”，BulletinofSeis旧oiogicalSociety of America，Vo1、79，闘o．5， P罫、123三一1250㊤30＞oダ40OWavenumbGr2〉触i，K（1957）：『PSpaceandl綿eSpect田oゴStationaryStQ−chasticWaves，wi痛S斡clai Re艶renceto雁crotre国ors『ロ，肋11e−tinofBarthq疑ake衰eserch institute，Vo135，診p4三5−456一36一50−Theoretk）al図一ア 測定分敵曲線（異形アレイ〉
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- 層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その１)－速度解析および減衰解析－
- 著者
- 桑原徹・金田義行・平間邦興
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 37〜40
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33408
- 内容
- 第28回土質工学研究発表会（神 戸） 単成5年6月17C層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査 （その1） 一一 速度解析および減蓑解析 一一（株）大林組 技術研究所正会員 問 上○桑原 徹 金田義行 同 上正会員 平間邦興1 はじめに トモグラフィ解析は、初動走時および初動振縮の変化から地下の構造を明らかにできる。しかし減衰解析は、観測データの処理の複雑さや解析結果の判断基準がないことなどから、速度解析ほど一般的に実施されていない。振幅は一般に地盤中の物理的状態、すなわち岩質・地下水・地盤の空隙率・亀裂等に支配されるので、振幡を用いる減褒解析は、主として力学的特性と対応する速度解栃とは異なる情報を得ることができるはずである。 したがって地下構造を多面的にとらえるためにも、速度解析と減褒解析の結果を常に1対として取り扱う纂が重要であると考えられる。ここでは2箇所の鰯構造地盤を対象にして、速度分布と減蓑定数分霧の対癬性を検討し、減褒解析の実用化を目指したものである。2 速疫解孟斤と減衰解季婦 速度解析では速度を朱知数とし、減衰解析では減蓑定数αを未知数としている。減蓑解析は暴本的には速度解析の流れと同様であるが、初動振糧を利胴して減蓑解析を行う場念、波の減蓑特性を表す次式を周いて測定データを変換する必要がある。 Ao・A（θ） αr譜 ln ……・・ （圭〉、 A i・r α講π・f／「Q・V ・一一 （2〉、 一丁瓢f一．．V 一… （3〉ただし、α：識裏定数、1：発振点∼曼振点間の距離、A正：受振鳶、における測定記録の初動振幅の大きさ、Aoこ発振点での振幅の大きさ（定数）、A（θ）：震源（今回はスパーカー震源）の放射パターン（放射パターンは、放射角と振幅の大きさとの関係） f l周波数、Q： 、V＝速度、T：初動走時減蓑解折に際しては、測定された初動振幅に対して、上記の距離補正および放射パターンの補正を行った振幅値を入カデータとし 減蓑定数αを求めた。表一1 測定システム3 測定装置 測定ソステムを表一1に示すoデータ収録はデジタノレ才孚聾功1」、数点、方式により 予い、 発ま展装置は高♂電圧を承1テーク1附醸置定 操 誰蓄ELEDYN齢10DEL30600ス’f一加SO乱のSr八犯SCRSWlτCHl圭OV50iizloeo｝ule出力玉OKVアーカーチープ1重MARKPRODUαMOD泓P・27−12C ・イト・7才ン観紫穆屠したスノぐ一カーを弄目い、子も内受・書辰・装置は圧』電索子型のハイドロフォンを、土也衷設置弄目受振装置には速度型駐igDN MODEL9912テツ勲レフローテ4ング方式サンブ1島グクイム50μsec懲応周渡数5−1500卜IZ周波瀦壊3−1．DO§Hz、酎粧i，OOOm，φ5、08㎝、漣式孔内用SANKE【ENG、醗GDEL SK OO8 ジォフーン，琶度聖、圃有周波数受振雛28恥臓分， 功一による圧着式，φ6、0膿，鰹式のジオフォンを珪1いたo地表屠MARi（PRODucr MODEL L−2…ジオフ才ン 選度製園有周渡数2BHz，1成分，玉2個Sels服icto田oglaphyinlayeredstζuctule（Part圭） Irave巨i田eandAttenuationto飛ogiaphyI、Kuwahara，Y、Kaneda，K．IIIla羅a（lechResl縫st，ObayashlCoΣ・p〉一37一 4 禰構造模擬地盤4、1 地盤条件 繕構造模擬地盤の構造を図一1に示す。模擬地盤は関東旧一ム層中に、6田×3m×5mのビソトを掘削し、そのうち深度一伽∼一騒の部分は笠闇産の真砂土、で密度管理をしながら埋め戻しし、深度Om㌧ヨmにっいては莫砂土．とセメントの混念土としたo言一i・沮rl子しはヒソト端部にφ王OGmmの埆ビ管を4力鍾斤設置した。蓬2灘定・解析結果 測定・解析条件は表一2に示す。図一2は灘定波形記録の一例である。これから士．部のセメン1・混合±では、全体として初動が速く振幅も大きいものが多いのに対して、下位の輿砂ニヒでは初動が著しく遅くなり振幅も小さくなることが分かる。 図一3は速度解析および減褒解析の結果である。速度解携および減褒解桁は直線波線によるSVD法により行った。速度解析結果によると、セメン1・混合部分は全体として生30一圭90k飛／sec、真砂土部分は040−O．70km／secであり、澗者の境界は1、Dkm／sec付近で明瞭に識別できる。減褒解折結果によると、減裏定数は深度とともに、セメント混禽土，中および真砂士中で変化をしている。地騰境界も減褒定数の変化からみて明かである。これらの解析結果を深度梅に図一一2の灘定記録と比較すると、初動値の大小は速度分布の大小に、振幅値の大ノ」、は減褒定数の大・小とそれぞれ対応していることが分かる。 また解析結果の速度分布と減蓑定数分布を比較すると、混合土では深度砲、5珊付近の高速度帯が減褒定数の最小部分に対億し、その上下のやや抵い速度題では減嚢定数がやや大きくなり、また深度一〇袖付近の中速度帯では再び減褒定数が小さくなるように、両者の対応が認、められる。真砂土．部分では速度の低下に対して、減褒定数が大』きくなっている。表一2 測定・解析条件解 折 条 件渕 定 条 件イし燗距離2、75m孔開距離測窟漂度一〇、5一一45m発振，点数9’発振点数受振点数一受振、轄数セルサfズ】5セル数o．5mIllE淀深度間隔270波線数解飯手法2、75m91505m54SV D法図一1 暦構造模擬地盤の構造00 lAl連度分布lBl誠爽）1年瞬羅購繋 鱗 繍05 、、鎌 連 度 一】G lkm’5ec） 灘 19r竃ンー15、： 1ズ20 購ず螺lli1』t 哀定救q ml縄19 まり11度需 lml二霊一35幾i 脾40一邨辮欝撚、0 5 置G I5 20 25 時川1（msecl i3 115 10 1｝85 07 1）55 0．1一．＿」 一＿＿」 15 15 1毒 B ロ ロ i⇔00 10 2e 30 01｝ Ill 20 10 距 離rml ど1 ン 「11、区卜2 測定記録例 （酌、3噌o．4断面）図一3 解析結果（発振点、と受振、点は「司一深度に酉己置）（酌3一獅4断面）一38一 5 改良地盤／硬質岩盤ll季1｝GL9 皿1。51 地盤条件γ”嵐2＝墨399／Cm夏改農地盤 測定は図一4に示すような、孔間距離琵m、深度一21田の断面、Vl1撚78∼戸6 鑓菰13ヲρ Sr一貸βoovl｝轍’昼ρ一337Lm／secVsliQρ漏1呂71魎m！5じcQu−5Bk9∫／cm7で実施した。表麟の薄い覆土を除くと、深度彗3mまではセメン［…sb−21月2⇔k解f〆し㎜＝ト改良地盤、それ以深は硬質岩盤が分布する2麟構造である。員｝一5、2測定・解析結果γ一28389〆〔lr陛モW聴一Ω7％ 罪、郡23i協 Sl・・6〔1％VPIR“fraCIIUI9｝・16−5〔II・mls￠c一…5 測定・解桁条件は表一3に示す。図一5は測定波形の一擁VP〔IeK抄37−5｛IKl悶／sccVsGog臣…7−271・π1／5ecである。こ，れから初動は硬質岩盤のほうが速く、初動振幅はQ聲r47【lk隅r〆cm7・軸 硬質岩盤Esb司245“Ok9∫／cm7改良地盤で大、地山で中、地層境界付近で最小であることが Ω 5 m分かる。 図一6はSVD浸…を用い、屈折波線による避1度解1析 図一4地由構造と直線波線による減衰解析の結果である。速度解析の結果に 表一3測定・解桁条件路lml一瑚 定 」￥ミ件よると改湊地妻盤と地山の境界はq月1瞭に言離別することができた。改良f也盤建はほi夏均質な速度分布を示し、 2．75−375紅鵬ノsecであった。一方硬質岩盤は40−5、Ok殿／secの高速度帯を示す部分15、om・∫し朗距離ll円定漂度一一1、5一一20，5m発振，も1轍艶振点数ii｝受振点数19IUI綜駁誤度朗隔と、3、25−4、25k田／secの中速度帯を示す部分とに分けられた。解 悔 染 件イし問踊離 減蓑解析の結果によると、改良地盤と地山のいずれの部分1919セルサイマ1、or置｝セル数！o垂貝760流線数150rB受娠，閣匙一、数30Ω馴斤千法s v D法「一 r一「 T㎜一でも、滅褒定数の小∼中のゾーンが互1藪状に分布している。 一圭5〆ハ ・醜ザー『’∼㌔∼しかし全体としては改良地盤と地山でほぼ岡様な減褒状態を．，、≡… ’蘇示していると考えられる。一方改良地盤と地山の境界部分は 一一一一一 ノ、 一＿深 一¶ ’、／》y八∼ ヘ 度一圭。5著しい減褒帯となっている。 速度分奮と減蓑定数分布を比較すると、改良地盤では速度ゾヘ一 欝巴 ．蕪舗 ゾ ｛155購 ．，分布は中速度帯として一様であるが、減衰定数は深度方向の変此を示す。地山との境界部分では、この境界面で弾性波は Nレ｝一 一 v靴、＾、かなりの反射・屈折を生じているようで、測定記録である透 一195騨 冶一過波の振櫓が、図一5でも晃られるようにかなり減蓑してい 0510王52025るo したがって解析土見られる帯状の減褒部分は、改良地盤 1Ll 構1 〔nlsec）と地由の境界すなわち速度境界を衰していることになる。ま 図一5 測定記録例た硬質皆盤では（発振点と受振点は同一深度に配置）速度の高速度帯 曲 ［A目蝶’蹄 【Bl減良’戸bはおおむね減褒の小さい部分に 滅対応している。 一 6rlト5“ 、t 肖kmsec 故 5〔1『iD9h耳1 475 45 425態、認 117 11‘i6 ：瓢翻35 1125節o 05翻麗 “51罎：1・ 1U“國顎 け1コ 肺、IS o「”團 一，1♪に ロ＿β ’｝“ にPl 鱒20額llけ50汽いio““D離 m5“1“け1トl m図一6一39一解析結果コロ 6 考 察 以上の2ケースにもとづいて、弾性波の速度解析と減衰解析にっいて考察する。（1〉 速度分窃と減衰定数分窃の変化は、いずれも地履構成の変化によく対応・していると薔える。（2〉 層構造模擬地盤のような「洪積層∼強風化軟岩相当絹．／土砂地盤」の構成（CASE−1）では、速度分布と減褒定数分布もよく対癒しているといえる。 したがって、地下水薩より上のおおむね同一・の不飽和帯という条件下で、ここでは”弾性波の滅衰は均質で強固な地盤中では小さく、亀裂が多い、あぐいは軟質な地盤では大きい” という一痔隻言命力芸成りたっている。（3〉 一方、改良地盤、／硬質巻盤のような、地盤強度のより大きいr軟岩∼中硬岩、／節理性硬岩」の構成（CASE−2）では、速度分布のコントラス1・に対して減嚢定数はほぼ嗣様な櫨を示している。一軸圧縮強度や静弾性係数の大きさは弾性波速度と対応しているが、現時点ではこれらのコア試験からは減褒の大小関係を明確に説明出来ない。地下水藤が地属境界のやや下にあるために、減褒を支配する岩質・間隙率・強度・飽和度などが滅蓑の増減を互，いに打ち消し合う形で、結果的にほぼ岡一となっているものと考えられる。一・方で、シミュレーションからは、減蓑定数αと減嚢定数匝の対応性が確認できた。（4） これら2ケースの地屈境界面における反射係数R［（ρ1．1・V“．…一一ρi・Vl）／（ρ1珂・V量u＋ρ1・V∂、ただしρ：密度、V l速度〕の絶対領は、それぞれ060、026となる。 i・モグラフィでは発振受振の位置閲係により、Rの符号はプラスあるいはマイナスになる。すなわち上方発振．／下方曼振の配置では、CASE−1では一〇6G、CASE−2では冊26となる。沢が大きいほど反射振幅が大きくなり、逆に透過振幅は小さくなるので、Rが大きいほど地膚境界面での透過減蓑がβ月瞭となるはずである。しかし実際に顕著な透過減蓑が解析されているのはCASE−2の上方発振、／下方受振のみであり、CASE−1の下方発振、／上方受振では境翼面での透過減褒は認、められない。これは測定のデータ数やRの大小闘係にも依存するのかもしれない。いずれにしても今後、多騒構造では複数の透過減簑／㌧ンから地層境界面を検出できる驚能性がある。（5〉 またいずれのケースにおいても、ほぼ一・様な各層内で減蓑定数は変化している。これらは、孔底あるいは孔q付近では震源エネルギーの透過効率の違いにより地盤性状を直接蓑すものではないが、それ以外の変化は壇盤の微細構造を再現しているものか、インバージョンに伴う収束誤差の傭在によるものか、あるいは放射パターンによる微妙な違いであるのか、今後の検討課題である。同時にまた減蓑定数αは根対億であるため、∂α／∂x∂yの大きさと岩盤特挫との対応性についても検討する必要がある。 なお、（2），（3），（のの考察については、本報告（その2〉のソミ晶レーソ雪ンも合わせて参照されたい。7 まとめ 今回減蓑解析のデータ処理と解析システムが完成し、速度解析と減褒解析を常時玉紐のデータとして評価する体制が整った。減褒定数の工学的評価は今後の課題であるが、滅蓑特性の地質構造や岩盤物性との対応性を研究し、 トモグラフィによる多面的な情報収樂能力を高めてゆきたいD参考文献茎）石井、六川、加藤、佐藤：ジオトモグラフィにおける初動振幅の利胴、物理探査学会第82回学術講演会論文集、p．173−177、（1990）、 2〉渡辺、佐々：振幅を用いたトモグラフィによる岩盤データの解析、物理探盗学’会第82［酊学’称三言薄演会言命文P集、p圭78一圭80、（圭990〉、 3〉桑謬翼、上里予、｛反谷、 平間、西林＝ トモク“ラフィ技術による地盤・岩盤探i査の研究（その1〉、大林組技術研究所報、層o．44， 夢61−70、（1992〉、の桑原、上野、仮谷、金懸、奥細、平間、西林：！・モグラフィ技術による地盤・嶽盤探糞の研究（その2）、大林緩技術研究所報、煙o鶴， 夢、S3−62、（1993）、 5〉並木、金懸、桑漂、平間：層構造地盤におけるサイスミソク・トモグラフィ探査（その2〉、第28回土質工学研究発衷会、平成5年度発表講演集、（1993〉一40一
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- タイトル
- 層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その２)－数値シミュレーション－
- 著者
- 並木和人・金田義行・桑原徹・平間邦興
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 41〜44
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33409
- 内容
- 第28回土質工学研究発表会C榊戸）平成5年6月18層構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その2） 一 数儘シミュレーション ー（株）大林組 技術研究所鐙会員 ○並木和人 周 上 金田義行 岡 上正会員 桑原 徹 同 上，正会輿 平間邦興1．緒雷 トモグラフィにおけるソミニレーションの必要惟については、以下の2点に集約される。 1）インバージョン結果の信頼性の検証 2）インバージョンより響られた物牲値の絶対的評価 これまでトモグラフィは、弾性波あるいはレーダーのいずれにおいても、密として初動走時を用いた地下の速度分布の把握を行ってきた。初動楚時は2．春闘を伝播する波の縦も速い到達時間で、この初動滝時と誰算された伝播経路から、インバージョンにより速麿分布を求めるものである。また弾挫波トモグラフィで得られるデータは、伝播してきた波の波形であることから、走時だけでなくその波形振輔も地下の物性を知る上で、多くの情報を倉凶）でいる。 シミュレーションでは、得られた速度分布を用いて初動走時を制算し、インバージョンの再評価が行える。求められた連獲分帯は、観測システムでのii寺間ずれが無い限り、ほぽ絶対鎖として扱うことができる。しかしながら、波形の振編から減蓑定数を評価するトモグラフィでは、ほとんどの場合震源自体の波形／振幡が未知であるため、得られる減衰定数は相対値である。相対値を絶対擁として扱うための方法としては、孔井データ（検層／試料）とのキャリブレーションや後述のシミュレーションがある。実際には孔井データは各孔井で必ずしも取得されていない。したがって、減衰解析で得られる滅衰定数を相対値からより絶対値として評価するための解析手法として、ソミュレーションは有効な手段となり得る。2．数値ソミュレーシ潔ン 2、1概要および解析条件 ここでは、 「図構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その圭）」における初動走時から得られる達穫分籍を基に、伝播波形のシミュレーションを行い、観測データの振蠣変化とシミュレーションの波形振幅との此較により、以下の手順により波動の減衰解析を行った。 （1） 初動走時による速度構造の解折 （2） シミュレーションのためのパラメータの設定（速度及び振幅解析から初期モデルの推定） （3） 応答解析ソフトウェアを用いたシミュレーション （4） シミュレーション結果と観測データとの比較検討 （5） インバージョン結果の解析・評価ここでは、（2）項以芋について説明する。 今圓トモグラフィ・シミュレーソ知ノに罵いたソフトウェアは、有限要素法に定式化された運動方程式を用いて、多質点系減衰線形系の振動解析を行うものである。これでは任意節点での掬振に対し任意節点での時刻歴応答解析が可能である。この機能を利用して、トモグラフィの発振／受振点に対応する節．煮を、それぞれ加振点／Seis皿ic Tomo9Iaphy i口 Layered Strucしure （part 2）； Numeτic呂l s主mulation薮、Namiki，Y、Kaneda，T、K闘a舶raandK、mra皿a（Te曲、Res、lnst、，OBAYASll1Corp．）一41一 時刻歴応答出力点とした。入カパラメータはポアソン比・密度・せん断弾性係数およびレーりの減衰定数である。 シミュレーションによる時刻歴応答は、変，位・速度・加速度型での出力が可能である。実際のトモグラフィ観測システムでは、受振滞にハイドロフォン（圧力感知型）を用いたため、観測波形は撫速度型の波形に対応するものとした。 次に、1・モグラフィで波形の振編変化による減衰解析を行う場合、震源が孔井内に設置されていることから、震源からの波の放癖パターン（捲1葛性〉の影響を考慮しなくてはならない。今回のシミュレーションでは、この震源の放射角の違いによる放射パターンの影響を避けるため、放射角が岡一となる発振／受振点の深度において時刻歴応答を求めた。 また、多質点系滅衰線形系での減衰マトリックスは、質量マ1・リックスと剛性マトリソクスにそれぞれ係数を乗じた和で衰されるが、トモグラフィの場合では、質最マトリックスの項は解析に寄与しないと考えられるので、シミュレーションでは剛性マトリックス項の係数βを用いて減衰を評価する。今、質点系の減衰定数を1｝とすると 紅篇βω。／2…① ω。は系の囲有振動数次に、波の伝播経路上、での振幅の減褒を考える。この減衰には、球面発散による幾何学的減衰によるものと、物質が波動エネルギーを吸収し熱エネルギーに変換される、いわゆる内部摩擦等によるものがある。この内部摩擦による減褒を表すパラメータとしてQ値（qu討註y factor）を用いる。このQ鎮は、至周期あたりに振動エネルギーが失われる翻合を表しており、②式で定義される。 Q篇fπ／Vα皿i／2h ・② fl入、力波の腿波数ただし、αは、入力波の振帳A・、観測された波形の振旛をAとしたとき下詑の式を騎たす距離滅衰の定数である。 A篇A。＊e x p（一αr〉／r⑧ r l伝播距離①、②、③式よりh、α、βの関係が求まる。 したがって、観測データの振帳変化ならびにインバージョンによりαが推定できれば、波形シミュレーソヨンのためのパラメータβが設定できる。実際のトモグラフででは、発振波形の振帳値は来知であり、したがって、インバージョンによって求められる踵離減衰の定数αは相対的なものである。ただし、③式より、波の伝播経路／減褒定数αは異なるが、伝播距離が等しい場論を想定し、それぞれ観測された波形の振幅をA1、A2とすると、A1罵A。＊exp（一αlr）／r …④A2皿A。＊exp（一α2r〉／r ・『⑤が成り立つ。ここで上．式で④＋⑤から岡辺の対数をとると、la（AI／A2）漏（α2一α1）＊r…⑥よって⑥式は、観測された波形振幅より相対的な減褒定数αの差（αr街）が求まることを示している。しかしながら、実際に⑥式を用いて減衰定数α耳、飾を与えてシミュレートした波形振幡比と、（αジα1）との比1鮫をでテうと、 in（A韮／A2〉罵C＊（α2一α猛）＊r …⑦ ただし、Cは透過効率を表す係数で、レーリの減衰係数βと入力波の周波数fに依存した係数である。 表一三 レーリの減蓑係数βと透過効率変化表一玉にf（50011z〉、βL（0．000025）に燭定した時のβ2とCの殖を示す。C値は理論的には1であるが、右表のようにβ31＊10”53672go100108変化する。このことは、例えぱ地表で発振した場合に表層条件により、エネルギーの伝播効率が大きく影響される場合と岡様である。シミュレーションでも、各加振点で同等一42一C値2．93 1．70 1．37 1．271 19 の入力を行っても与えた物性の違いに依存し、入力時のエネルギーの透過効率が変化して、④、⑤式でのA。が異なってくることがC値の変化の要茜と考えられる・したがって、シミュレーションではC値の補正を考慮してケーススタディを行った0 2。2解折結果 以下に2ケースのシミュレーション結果を示す。（1）ケース1： 厨構造模擬地盤 このケースは「履構造模擬地盤」の場合であり、トモグラフィ実験で予め、2層構造であることは既知である。速度解析の結果から、第1／2層のP波速度は、それぞれ約i500m／秒、400m／秒である。速度梼報ならびに振帳比の解折より、シミュレーションに膳いるレーリの減衰定数βを設定する。シミュレーションでは、βを変化させて得られる第1／2層を伝播する波形振帳の比と、βから①、②式によって求められる減衰定数αとの差の比較によって、最適なα、βを決定した。シミュレーション波形を図一1に示す。また図一2、表一2に、実際のデータから得られる初動振幅比とシミュレーションの振幅比との比較、および求められた減衰定数α、hを示す・O．O O．2 0．4 0．6 0．8 1．O i．2層構造摸擬地盤0口、、厨一1噂7深 一2。伊aゼ度一 一3m 沖 data 二掌Simulation一4ガ一5 0 4PIP…8 三2 16 20 24 寺間（msec〉図＿1層構造模擬地盤シミュレシ壽ン波形園一2 層構造模擬地盤振幅比層構造模擬地盤シミュレーション減変定数α 0，80第1／2暦009／e89減嚢定数h第1／2層004／0騒データ080表一2 魑構造模擬地盤解析結果（2）ケース2 改良地盤／硬質岩盤ここでは、ケース1と異なり、速度的には大きな違いはないが、減衰定数が異なる場合についてシミュレーショソを行った。第1／2膳のP波速度を、それぞれ約4500m／秒、3200m／秒とした。解析結果をケース1と周様に図一3、図一4、および表一3に示す。一43一 改良地盤／硬質岩盤0，0020．40．60，8LO L20ド陛一L5囚：1㌧−r臼ト噂豚rl15 一5，織1鴨深深．》臥二内度，・欄度㎜10 一10，5．》腰一Ψ，階”F品n辱鼠一15、5，1翻 一酔一dataゴ．．． Simulation密■．一玉9．5㌧踵n魎一207国 0 4 8 12 16 20 24 時間（msec〉図一3 改良地盤／硬質岩盤シミ藷レーション波形図一4 改良地盤／硬質岩盤振幅比改良地盤／硬質岩盤シミュレーション減嚢定数α第1／2層減褒定数ね 0013データ0010021／0008002／001第1／2層 表一3 改良地盤／硬質岩盤解析結粟3．考察 ケース1、2ともにシミュレーションと観測データとの振帳比の比較では喪い対応がみられている。なお地表／孔底付近に見られる両者の振幅の違いは、地表付近では震源エネルギーが地表に抜け、透過効率が低下して振帳が小さいのに対し・孔底付近では下方へのエネルギー損失が少ないため、透過効率が増加して振幅が大きくなっているためと考えられる。孔井試料を胴いた減糞定数hの物性試験結果および岩石物牲から推定される一般的な減褒定数hの値ともよく調和している。このことから・波の減衰解折もシミュレーションでの検証により、その解析の高精度化が図れ、得られた減衰定数もこれまでの相対的な評価からより絶対的な詳価が可能となった。参考文献1〉桑原、上野、仮谷、平間、西林1トモグラフィ鼓術による地盤・岩盤探変の研究（そのi〉、大林組研究漸 報、No、44，P、61−70，（1992）2）桑原、上野、仮谷、金田、奥閉、平閥、西林1トモグラフィ技術による地盤・岩盤探壷の研究（その2）、 大林組研究所報、南。46，p．53−62，（1993）3）渡辺・佐々1振帳を胴いたトモグラフィによる岩盤データの解析、物理探蚕学会第82回学術講演会論文集、 P。三78−180，（1990）4）TheSocietyofExplorationGeop褻ysic玉stsofJapan（ed．）＝Geoto絹ogra鋤y，Vo1．1，1紅efirstSEGHn− ternational Sy蒲posiロm on Geoto醗ograP卜y，19905）桑原、金圏、平闘1腫構造地盤におけるサイスミック・トモグラフィ探査（その1）、第28圏土質工学研 究発表会、平成5隼度発表講演集、（1993）一44一
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- タイトル
- 動的試験における間隙水圧計の問題点
- 著者
- 近藤博・杉山昇
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 45〜46
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33410
- 内容
- 第281亘1土￠鷺工、学得「究発表会D−0（神戸〉 平成5年6月19動的試験における間隙水圧計の間題点東海大学工学部 正会員 O近藤博 正会員 杉山昇！。はじめに 埋立地などの地盤締固め工法として動圧密工法がよく用いられている。しかし，当工法による地盤改良のメカニズム等は不明で，メカニズム解明のための土の高速圧縮試験が最近二一ドル数多く実施されている。しかし，爽験に用いられている蓑置は，基本的には静的試験装置の載荷部のみ変えただけで，三アκ一ラスストーン軸室に収められている圧力計等のセンサについてはほとんど｝関心がはらわれていない。したがって，動的試験においても，間隙水圧の測建は，一般に図！に示すような方法，①ポーラ水圧計 一一一水圧計スストーン→配管吟水圧爵，②二一ドル→配管→水圧計，の 図一 玉 腿隙水圧の灘定法システムで計測が行われている。 本報皆は，従来？土質力学の分野では水は非圧縮性として取り扱い，闇隙水圧の測窟には影響を与えないと考えられていたポーラスストーストレーンケーソン等の影響についての基礎的実験を試みたものである。膨2．実験装置と実験方法入力膝 図一2は実験装置の概要を示したものである。装置は打撃棒，入力棒，及びシリンダの底にポーラスストーンを介して水圧計（詳細は図一3）が設置された構造になっている。また，入力棒には入射応力をチェックする目的でひずみゲージを貼付してある。32置”層 実験は，ポーラスストーンの上面からの水深が一様（20cm）になるよう42㎜ ＿ 、に入力棒をシリンダに挿入後，所要の高さから打撃棒を自由落下させ入力棒を打撃することにより行った。そのときの，入力棒での応力及び水圧計での圧力をサンプリング時間間隔4μsecで3000データを言十測・処理圧力針図老 実験装置の概要図した。 供試ポーラスストーンの目寸法は紬翻（74μm），中目（177μm）及び粗目（250μm）の3種類で厚さは3陥，論皿及び1伽mとした。一般の三軸装置に使用されているポーラスストーンの目寸法は細ポーラスストーン目で厚さは8−10醗旧程度になっている。また，中目と糧目のポーφ2段xt3，5，沁ラスストーンは透水試験装置に一般に尾いられるものである。また，供試二一ドル（漉射針，細いパイプを想定）は内経1・6㈱で，圧力薯f長さ5翻，55醐及び105囎の3段階とした。3．実験結果の一例及び検討 図一4は，ポーラスストーンを取り去ったときの水圧誹での庇カー時聞関係（打撃棒長：1擁Oc恥落下高：h＝10c皿）を示したも 図一3AStudyofPorePressureCello駐Dyna飢icSoilTestHiroshiKONPO，理obo照SUGIYA融（TokaiUniversity）一45一水狂群部の詳細図 のである。時間軸はひずみゲージでの立ち上がり時点を原点とした。 図一5は，ポーラスストーンの鼠寸法が細目で，厚さを3皿m，5mm及び10田mと変化させたときの圧カー時間関係（1瓢10c砺撫10cm〉を示したものである・図から明らかなように・ポーラスストーンを設置すること：により高周波1コIG h＝鴇2の波が験去され，ポーラスストーンがフィルタ効果を示すようである。また，ポーラスストーンの厚さが小さくなるにつれ，潤隙水圧のピーク値が大きくなり，一方ピーク到匹o達時腿は小さくなることがわかる。また・憾さ3mmの波形は＼図・4の波形の平均値より大きめの値を示した。ヱ 図一6は・ポーラスストーンの厚さが10mmで，目寸法を細目，中目及び粗目と変化させたときの圧カー時聞関係（1＝ml l｛出蕎趣 o護10c臨，h＝10cm）を示したものである。この図から，ポーラス一〇，5lo『 1 5 0ストーンの透水係数が水圧測定に影響することがわかる。時 間 ，（mSec）細目の透水係数は6．6×10”3cポsで中困の値はその約10倍・図一4 間隙水圧一時間関係粗目の値は中目の値の約2倍であった。 図一7は，二…ドル長さを5m田，5馳阻及び105m鵬と：変化させたときの狂カー時間関係（1＝10c馬h＝iOc凪）を示したものであ卜田 h＃lo2る。この園から，二一ドル長5囎ときの庇力のピーク値は図一4の波形の上限の包絡線程度の値を示した。また，二一ドル払3長さ55蘭及び圭05關の圧力のピーク縫到達時間は二一ドル長簾5m阻のときの2倍以上であった。さらに，このときのピーク値＼は急に小さくなり，管長により大きく変化することがわかる・編4，あとがき出養 聞隙水圧計の励的特性を検証するための基礎実験を行いQ伝5㎝｛ 1＝10趣 o誕以下の蜘見を得た。一〇。5 ①間瞭水圧測定に与える，ポーラスストーン及び二一ド050騰 闘 （mSec）ルの影響が無視できないほど大きい。図一5 間隙水圧一時闇関係 ②ポーラスストーンの厚さを小さくしても距確な値を搏ることは園難である。 ③晶一ぎルの試 t判O 匝田 、h＝田2 2験結果から配管のし＝5影響が大きいことがわかる。 今後，ポーラスストーンのフィルタ効果特牲及び周波数特性等の検証を行う予建である。1昌10 卜＝10粗目諮厳u申目＼＼㎝㎝属と緬ひ ’漫関養L訓05纒 0誕纒 0誕一〇．5い55田愚o50日寺 聞 （mSec）図。6 間隙水圧一時問関係一46一一〇，5 0 53寺 懸 （痢Sec）図一7間隙水圧一時聞関係0
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- タイトル
- ブロック積み擁壁土圧の室内模型実験
- 著者
- 矢野栄治・荒井克彦・町原秀夫・森下嘉雄・有田謙一郎
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 47〜48
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33411
- 内容
- 第28圓土質工学研究発袋会（神戸） 平成5年6樗20E−5ブ篇ック積み擁壁土圧の室内模型実験福井大学工学部荒井克彦○前田道路（株） 矢野栄治町原秀夫 （株）松耀工務店 森下嘉雄 前圏建設工業（株）有田謙一郎 1、まえがき1ブロック積み擁壁に作用する土圧については不明確な点が多い。鋼棒またはアルミ棒横屡体を用いて、ブロック積み擁壁の形状を曲線型ブロック（ブロ ンク断薗形状が円形）または直線型ブロックとした場合、擁壁の勾配を変化させた場合などの多数の嘆型実験を行って、土駈などを計測した結果の一部を示す。 図一1 実験装置2 実験方法：実験装置を図 勾配2分 全一1に示す。裏込め地盤の材 傘 8。．。曲線型ブPック料として、アルミ捧を使幣し 荷 全た（単位体積重量γ胃2，欝tf重 土“ 苛ま隠緬徽繍重1／ゴ、摩擦角φ躍賀，7。）。図一 。 圧まに示す可動壁を、下端を支点として上部を後退させて、 05，0 ■7。Oなるまで測定を行った。 ± oむ07王）金ニヒ月三（図一2）：曲線璽謹 o壁の後退量が5m組前後で全土 謎 三〇〇圧がほぼ㎝定となる・この状壁態が主働破壊状態に対鑛する。 鉛醜線型ブロックの方が直線型 60 藏ブ縣ックよりも全荷重の減り 高方が大きいが、直線型ブロッ さクよりも曲線型ブロックの方が畢い段階で上部の貌め地（cm）o盤が破壊しているためである。るロの ユマらの覗壁囎（皿皿） 土o・07 庄㌦醜．轟鵜麟療漏結果を承す。 （kgf／c皿2） 直線型プロックともに司「動（kgf）。園一2全燈覗壁雌（㈱阯鞭、郁罐◇：鞭△：蜘i裏込め地盤が主働破壊状態と壁とも勾配2分の場合のみのヵ 一噸噌｝鞭鷲ミ＝ ●圧 （kgf）歌実験結果1ここでは、曲圧線型適線型ブ駒ク積み擁応直線型ブロック 勾配2分10、0㌔糊塾電譲博㎏ 応 力・、 勘暢編ゼ 、、、 、触凶噌纏緬 吋kgf／c田2） 5・0 エ7・O O 5．0 エ7．0 聡欄量（肌）齢水盟分布 可動壁の耀（副01嚥から1闘＋；瞬・ら2朋◇1韻、ら3朋△；藪から4鯛x：徽から5闘 擁鵬 一可動壁の醐0田組一可鰻の醐量0田釦一可動壁の後退量魎壁ll舞盤艦鉛、。㎜一可動壁の後退量 4皿皿曙鰻の後韻9紐皿…可鰻の耀15珊 直 轟 さ 0・。5 …75（cm）・鉦励（kgf／cm2）0．05 0．07δ土圧応力（kgf／c皿2） 図一4癬班頒A Mo！d Test for Earth Pressure Acting on a Concr℃te Block Retalning Wal1＝K．Arai，H。Machihara（FukuiUniv・）・E・Yan・（MaedaD・r・C・りLtd・）・Y・M・rishita（Matsu・k。umutenC・．，Ltd），K．Ar主ta（MaedaCQr⑳rat玉。n）一47一 直線型ブロック 勾配2分曲線型ブロック 勾配2分2）水平土圧分布（図一3， ⑤図一4）1図一3に示すよ1ロプクの変雌（mm）20．0うに、直線型プロックの方箏ブロγクの変瞳（皿紐）20．0↓が可動壁の後退量に応じた変動が小さい。図一4でに示す土圧分布では、曲線型工o。oブロックが少しふくらんだ志0、0形をしているのに対して、薩糸銀型ブロックは三角ヲ杉分①布に近くなっている。T3）ブロックの変位（図一G5，図一6）；図一6で、■0。Q①1底板から1闘変位が、急に折れ曲がってい可動壁の後返量（蜘 可動肇の後退量（皿皿）麗板から2段目騰板から3闘＠：麟ら欄⑤：翻・ら醐 図一51ロ7クの麹る箇所が、ブロックカ｛可動壁から離れた位置である。 えのロの の エのれの のじのコ 譲、。。 擁図一5で、可動壁から離れていないブ切ックの変位は、可動壁の後退量とともに増加する。4〉裏込め地盤の変位（図一7）：最下段ブロック付近で、直線型ブロックは下 1・7クの麹量（偲田）齢プ。，ク囎 卿碗量（翻部の地盤がほとんど動いていないのに対し、曲線型ブ可動勤麗覗勤後醗 ・、しロックは前方へ出ている。 15皿 15田皿一」伊一f一5）せん断ひずみ分布（図一8） ；曲線型ブロックは裏込め地盤全体にせん断ひずみの大きな領域が広がっているのに対し、直線型ブ麗変圃 翻変姻ロックは裏込め地盤上部に変位スケール凝2。 瀞ケー1レ。耐QQせん断ひずみの大きな領域 陸7鎚め櫨の魏が集まっている。司動壁の後鵬 覗壁の後顯4．あとカ｛き1曲線型ブロ 15mm 15皿mックと薩【線型ブロックでは、土圧分布や裏込め地盤の変位分布に大きな違いがみられる．これらの結果に基づ観 ひず紛細掘 1く0，1□0．5霜く1，0囲1。0≦γ∼1。5團0，1≦1く0，5㎜ 図一8ひずみ頒1，5≦r 騒 （％）いて爾者の特性を明らかにすることが今後の課題である。ノヤ一48一一ひず紛樋
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- 局所軸ひずみ測定装置による軟岩の微少小ひずみの測定
- 著者
- 佐藤剛司・木幡行宏・村田健司・龍岡文夫・金有性
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 49〜52
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33412
- 内容
- 第28回土質工、学研究発表会D−6（神 戸） 平成5年6月21局所軸ひずみ測定装置による軟岩の微小ひずみの測定東京大学生産技術研究所 正会員O佐藤剛司鯨大学生産技術礒究所 正会員木幡行宏（株）東京ソイルリサ幽チ村照健飼韓国政府調達庁金有性東京大学生産技術研究所 正会員膏綱文夫腰 各種の静的・動的荷重に対する地盤の変形は、地盤材料の微小ひずみから大ひずみまでの広鈍囲なひずみレベルでの正確な応力・ひずみ関係が得られれぱかなり正確な予測ができるようになってきた。一方、ピーク時のひずみが1％以下の剛性が高い堆積軟岩などの硬質な地盤内では、輿荷重に対して生じるひずみはせいぜい0，1％（10轡2）以下であり、このひずみレベルでの変形係数を正確に測定することが実務的にも必要である。室内試験で田遁のオーダーからのひずみでの変形特性を測定するためには、1“mの変形量とこの微小ひずみに対応した微小応力を測定する必要がある。しかし、通常の三軸圧縮試験ではこのような微小なひずみと応力の正確な測定は容易ではない。筆者らは、10遁∼10峻（微小からピーク強度まで）の広範囲なベディノグェラーを含まない軸ひずみを連続して正確に測定する方法として、供試体側面の一定の距離聞での軸圧縮量を直接測定する周所軸ひずみ測定装置（Local Defor組at iodransducer、以下L田と略記する）を使胴してきたD2蹴。今臥各種の測定上の留意点と、軟岩供試体などの比較的拘束圧の低い三軸圧縮試験や雰排水三軸圧縮試験などで、供試体とメンブレンの一体化性を保証する方法を、実験結果 1−55〔翻→とを直接調べるために、図1に示すように供試体の表面に直接標点を付けて王軸図1．写真撮影の試験とメンブレンを用いていない一軸圧縮試験でせん断開始から破壊まで写糞 標点位置60撮影を行った。写 15真読みとり装置を “E用いて正確な二標 呂。 ひ点間の軸圧縮量を 総 け計算して軸ひずみ 臣 を求め、 同時に 婁mT及び外部変位計蓉 ．イ粥畦瀞琵一∼・騨！頚論一にセメント改良土湾』訟長！．！一、＼ocal ！‘継臨＿HQT・GR−CM一）40σのの？｝＼nlea5巳「cdbソE撒NAしG廿AG墜 GU SAGAMIHARA SOFτROCK《田α』、Aεxlerrロalの 020安5田Cem摩「戚齢t￠ea曳edsa「しくly5QiしU具co縄flnod Comρresslon Tesヒ！ σc一西52kGl！cm σド10kg『ノcmoで測定した結果と比較した。図2（a） ドハ ぬぴケぼヨ ロハゆケロのご民02 04 06 08 AXiAL＄TRAINε1（％）10G臥一＿一．002 04 06 08 10 AXIAしST臼AINε雛（％）（a）一軸圧縮試験結果（b）三軸圧縮試験結果 図2．LDT・ 外部変位計と写莫測定による比較Measur ements of very Sma“ S重rai ns wi th し0τ i n tr iaxi al compress i on test on soft rock ；SAτ0，丁．，KOHAτA，Y．，TAτSUOKA，F．（InstituteofindustriaIScience，じniversi士yo”okyo），擁URATA，K、（leky・S・ilResearchCo、，しtd．），KIM，Y．S．（Civ“Enginne“ingDivisiGn，OfficeGfSu副y，民orea）一49一 60ε50しDT｝2CU SAGAM旧ARA SOFT ROCK（830）σ仁1＝36kgr〆cm∼）40σσr〆20kg耽m評のの、、EXTERNAL GL，AGEぬ江30・栖の告20室岳O IO0LDτ一等しDT｛a）αage｝0 04 G8 12墨6 AXIAしSTRAIN C量（％） （a）軸ひずみ1．6％まで50 はゐぴ一致しており、外部変位計で測CUSAGAM旧ARA σ。・＝36kgf’cm2 図3，供試体の端面条件及び定した結果はこれらから相当離 LDτのセット方法 琶40 の ほの トくて ヨロラ ／ σ1ロ1＝20kg「ノcm マれている。このことから、一軸圧縮試験と通鴬の拘束圧の下の三軸圧縮試験では、せん断初其肋、らピークまで供試体とメ ／づインブレンの間にズレがなく一体化されることが確認できる。 suredw潔、しDT轍2江o供試体端面の境雰条件が軸ひずみに及ぽす影響建 軟岩の三軸圧縮試験では、供試体上下端面の初期の平滑度5臆 10oやキャップとペデスタルの平行度が十分でないと圧密しても0一GGO2 0 0002 0004 0GO6 0008 0010これらは解消されない。従って、図3に示すように、供試体端 AXiAしSTRAIN Cロ（％）（b）載荷初期の微小ひずみ部分面とキャップとの間にナイロンメッシュとろ紙で排水層を設図4． 軟岩の罪排水三軸圧縮試験失敗例けた上．で、スチールプレートと供試体端面の間を石蕾でキャッピングすることによって供試体端面とキャップを一体化して供試体内に応力集中が生じないようにしている。この方策60CU SAGAM旧ARA SOFτROCK（C14）は、繁者が用いている供試体のキャップが載荷軸に固定され窪50ている三軸セルでは特に璽要である。しかし、供試体を三軸ぎ40セル内にセットして石膏でキャッピングした後、誤って供試σののしDTω30匡体を動かしたり、 回転してしまうと、供試体とキャップとのの間の密藩が完全でなくなる可能性が高い。図4（a）に示す試0配20『、EXTER酎AしGUAGE芝5験B30はその例である。即ち、供試体の一部分に応力が集中しσ。・需37kgflcrバ田100たため左右のLD功、ら求めた軸ひずみの差は大きくなっている。0載荷初期には、図4（b）に示すようにmト2から求めた軸ひずみσ脳、罵20kgl！cm∼／0 025 050 075 100 AXIAしSTRAi卜5C罪（％）は伸びる傾向さえ冤られ、その後に応力が集中してひずみが図5， 軟岩の非排水三軸圧縮試験結梁例局所的に大きくなってゆくことが伺える。これに対して図5に50GU SAGAMIHARA SOFτROCK 縄示す試験C14は正常に測定された例である。図6を見ると、試l／ ノ．験C i4では、線形弾性領域がはっきりと測定されているが、B30では載荷初期の軸ひずみは過小評儀されていて、かつ除荷した場合にはひずみは戻っている。このように、軟堵の三軸圧縮試験では供試体上下端の平滑度とキャップ・ペデスタ注ルとの平行度には細心の注意を払わなけれぱ’ならない。有効拘束圧が低くなる場合の局所軸ひずみの淵定 圧密有効拘束圧が低い場含や非排水三軸圧縮試験で有効拘束圧の減少が著しい場合は、LgT自身のバネカ （LDTの厚さ0，2mm，長さ98m翔でヒンジ1こかカ、るバネカは15gf、厚さ0，3購一50一一〇〇〇20 0002 0004 0006 00080010 AX『AしSTRAIN C1（％》図6．載荷初期の軸ひずみ0。01％までの比較 60のものは59gf）等 20No6aによってメンブレ 訟 ピC廿TS碧醤ASHI駄A SQFT ROCK瞬06‘50EEXTERNALインと供試体にズ 95㌧DTEXTERNAL、ノレが生じやすくな 6 のキむり、正確な局厳軸 鐙 年ひずみは測定でき 臣昏凱o㌻＝065（kgI／cm｝ の らない。 室 孟例えば、図7，8に、Ω病2Gくkgl1Gm｝〉ノ茜Ωメンブレインと供一〇4 −02 0 4 06試体の間を固定し （a〉傭差応カー軸ひずみ関係 008 0（a）軸ひずみ1％まで2015CUTSUNASHiMASOFTROCK鰻06a巌の非排水三軸圧縮試験 σ￠『蕊065（kgI／cm｝ ∈ 斜E15 σBP罵20〔kgllcm｝結果を示す。これらは、 o睾0供試体とメンブレンの間 σ 房10 のにズレが生じてmτが挿び窪 の u ぼ ト ト の 5てしまったために、供試 窪5 砿 の体が伸張したかのような 彗 o 注 3 山 ゆ挙動を示している失敗例 Q o のである。特に図7（a）では、 0 02 04 06 08 0 0 を ワ ピ バだロ ピ ロ ムロく ノ ぼき（b）偏差応カー過剰閤隙水圧関係載荷の途中で間陳水ぼの 軟岩の非排水三軸圧縮試験結果 田 図7上．昇（図7（b）〉に伴って （メンブレイン固定無し） ，15σGI蹴065（k9夏1cm㍉σ日p＝20〔kgflcm｝ 001 002 003 004 005 AXIAL STRAINεa（％） σol＝065（kgl！cm） σβP＝20（kg｛！cm｝σ06等2！涙【CU TSUNASHIMA SOF1「ROCK No6じTSUNASHIMASOFTROCK鰻Q6bCU了SUNASHIMA SOFT ROCK No6（b）軸ひずみ0．05％まで 暮08してしまった様子が良く分かる。 篭1002 04 06 08 AX篭AしSTRA見N eq（％》 AXIAしSτRAl燵Coく％｝ない従来の方法による軟意、激にズレが発生σcI歳065（kgl／cm》σBP二20（kg哩’cm2）の巳Xτ箪R属Aしの田 そこで、次の方 g 9 ひ法でこの問題点を 総江04ト り解決した。まず、 霧茜 供試体側面のL凹ヒ婁の唇宝02臨a期29G“G（緊9ξκ侃㍉Q O oσ詣065（kgllcm｝σ8P＝20｛kg「1ゆm｝ 000Q5 0QOIO OOO15 00020 ハ へし ユロハ らておきンジを取り｛寸ける 曽（c）軸ひずみ0．0麗％まで位置にヒンジより 一〇摩 0 1 02 03 04 ム ロムし でロハリ りりくつもラ図9 軟岩の非排水王軸圧縮試験緒果 （メンブレイン固定）大きめ（田mm角） 図8．軟岩の非排水三軸圧縮試験結果 （メンブレイン固定無し）に深さ2mm程度の溝を作り（図3、写糞i（a））、溝を石膏を供試体に折り返して石膏でキャッピ1（c耀ングとメンブレインのペデイスタル・ 写真1．僕試体とメンブレインの固定方法1一51一 キャップヘの固60定をして、ヒン 50ジとLDTを取り付ける（図3、写真1（d〉〉。以後は従来行っている10σω30の密易20ii…蜜電o同様の操作方法o力くよりイ賎い場盒・00020 AXIAしSTRAIN Cn（％）（c）軸ひずみ5．0§2％まで15CUγSUNASHIMA SOFT RQCK No5ンと供試体を固法による拘：束圧 OOOO5 00010 00015CUTSUNASHIMASOFτROCKNo5E体を固定した方譜150≧1000ブレインと供試 015 0 （a）軸ひずみ1。5％までいてメンブレイす。また、メンε鵬昌x＝320DO（kgf／cm2） AXIAL STRAl糠C“（％）隅種の試料を絹縮試験結果を示 0 G 0 05 10 図9に、図7，る非排水三軸圧σ日P罵20（kgrlcm㍉ 記誌8と同じ拘束圧で定した方法によσロー＝0331kg晩m㍉ う σ06 の の 凶 匡04 一 の 琶 壁02一40三軸圧縮試験とである。CU TSじNASHIMA SOFT ROCK No5 薮08薮σoり ．ノ爵E が“ノ2δ10 岬，，．／鐸のの山の縣田縣 の 5一 50の告蜜 σじ閣刃033〔kgllcm2》 σ。P＝2G〔kgllcm2》茜Ωσ。−隔033〔k91！cm㍉σ9P置20（kgf！c隅㍉琶崔記0o004 005o OO1 002 003 AXIAしSTRAIN E〕a（％） （b）軸ひずみ0．35％まで 0 0 01 02 03 04 PORξ〉VATεR PRESSURE△u（kgl！Cm2）（d）偏差応カー過剰間隙水圧関係 図10． 軟岩の非排水蕊軸圧縮試験結果（メンプレイン固定）（σ。』0．33kgf／cm2）の罪排水三軸圧縮試験結果を図10に示す。これらの結果では、二つのLDTによる軸ひずみに大差はなく、LDTによって局所軸ひずみが精度良く測定されているのが分かる。特に圧密拘束圧が葬常に低い場合で図10（d）に見られるように閻隙水圧が上昇しても、供試体とメン’ブレインにズレは生じていないことが分かる（図10（c））。 また以上の結果は、L研を尾いて測定した局所軸ひずみと外部変位計で測定した軸ひずみを比較すると、供試体の上下端面でのベッテイグエラーの影響は極めて大きく、通常の外部変位計による軸ひずみ測定方法では真の変形係数を著しく過小評価することを示している。さらに、図6，9（c），10（c）から、しDτにより測定した結果では堆積軟岩は軸ひずみ約0，001％以下では線形弾性体である。まとめ（1）軟岩等の硬質供試体の三軸圧縮試験では、供試体内に応力集中が生じないように供試体とキャップ・ペヂスタルとの平行度には細心の注意を払わなけれぱならない。（2）遅常の拘束圧の下ではせん断初其肋・らピークまで供試体とメンブレンの聞にズレがなく、供試体側面でLPTによって局所軸ひずみを測定しても問題はない。（3）有効拘束圧が9．3k§f／cm2程度以下と低くなる場合は、供試体とメンブレインの間を圃定してLDTを設置するべきである。参考文献1）渋谷 啓・龍岡文夫・後藤 聡・佐藤剛司・金 有性（1990）：各種室内土質試験における微小ひずみ測定システムーその1三軸試験、地質と調査、通巻第43号、60−64質。2〉G・セo，S．，τatsuoka，薪．，Shibuya，S，，Kim，Y−S．andSoto，マ．（1990〉：Asimpiegau§ef・rlocalstrai義measure凱e轟tsintねelabDratDry，S＆F（accepted〉．3〉渋谷啓・龍岡文夫・スポットテイチャフォラシンスクン・安部文洋・佐藤剛訓1990〉：各種室内土質試験における微小ひずみ測定システムーその2、地質と調査、通巻第44号、57−63頁。一52一
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- タイトル
- 高分解能・高トルクモーターを用いた多機能全自動三軸試験装置の試作
- 著者
- 大森壮一郎・澁谷啓・三田地利之・本田章人
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 53〜56
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33413
- 内容
- 第281亟土質工学研究発表会D−6（神戸） 平成5年6月22高分解能 高トルクモーターを用いた多機能全自動三軸試験装置の試作北海遵大学工学部正会員 澁谷啓・三田地潤之北海道大学工学部学益員○大森壮一郎・本田章人 手動ハンドル1）多機能全自動三軸試験装置の開発の動機 ＼ 三軸試験は地盤材料要素の応力・ひずみ・強度特牲 一閨襲 高脇度・高卜砂 モ齢タ齢を求める試験として、地盤■学分野の実務・研究で世 灘装置礫プ｝くロードヒ助⑫軸変位（弗撲触骸位計1⑪体租変化櫨E計｝￠郡隙体旺募的に広く用いられている。ところで、我國における（翰セル籏王，軸試験装置は、主としてO。秘以上ひずみでの単調載 一ルネジ 磁流アン荷時の変形・強度特性を求めるためのr①静的三軸試 交流プン （診 ⑫ ⑪ （妻 ⑤験装置」と撲以下の微小ひずみでの繰返し変形特牲を求めるためのr②動的（振動）三軸試験装置」に大別され、ぞれぞれ珊個の試験装置として存荏している。図1段 新装置システム構成ところが、求める材料の物性に応じて2つの異なる試験装澱（①と②）を期いる必然牲は全くないように思われる。むしろ最近、一つの試験装置で広い範囲のひずみレベルでの単調および繰返し載荷時の変形・強渡特性を求める必要が認識されてきた。例えぱ、i）繰返し載荷試験でのG・、γ関係をIla！di距敷nevich の双曲線関数1）で定式化する場合、規準ひずみの算定には供試体のせん断強度が必要であること、ii）軟岩、洪積樵性土および砂礫、等の比較酌硬質な材料の単調載荷試験では破壊時のひずみが小さいためG、1％以下の微小ひずみでの変形特性が重要であること、iii）単調載荷試験において0、OO獅のひずみレベルでの弾性係数のせん断応カレベル依存性を調ぺる目的で、単調載荷の途中に微小ひずみ繰返し載荷を行う試験がしばしば行われるようになってきたこと、等が理由としてあげられる。この背景には、繰返し載荷時のせん断剛牲率のひずみレベル依存性を微小ひずみ図1b 新装概写真を測定する単調試験からある程度艶握できること2）がある。高性能油圧サーボを罵いた三軸試験装置では、上述のi）∼員i）の試験が可能であるが、一般的に購入2〉多機能全肉動三軸試験装置および維持コストが筒く、載荷および制御装置が三軸 柚性土の実験のために試作した新装騰を図1a、図lbセル本体と比較していかにも亜大である。に示す。軸変位あるいは応力載荷には、高精度・潟トル したがって、コンパクト、安価、安全、取扱いが比クモー外（商品名ニメガトルクモーター、（株）R本精工製）を用較的簡単であり、①と②の澗方の機能を翼備した三軸いている。この種のモー外を繰返しねじり試験機に用い試験蓑置の開発を試みたoた例はこれまでにいくつか報告されている脳）。使雁Develo罫me織tofmultiイunctiol1，fullyautomatedtraixialapParatusbyusingahig卜一reso三ution，h玉gh−powe稀otor；Sぬib装yaS．，擁itac卜iT．，OhmoriS．andllondaA，，Depar亡皿entofCivi1Engi“eering，llokkaido U装iversity．一53一 したモーターの位置決め分解能は、一回転（360。）を409・O5cm、高さ10C田）の微小な軸変位は、供試体の上部キ樽GG分割するので8．8×m略（αegs）である。さらに、所プ薩上で葬接触型変位誹により測定する5）。直流アン定の軸変位制御分解能を得るために、ゼロパフクラフシュの減プで信号を最大隈に増輻した場合の軸ひずみ測定は0．連機（商論洛：ハーモニプクドライプ、（株）ハーモニックドライプ000隅（1×10略）である。システムズ製）により1バ60に減速している。また、モー外の圏転運動を鷹線運動に変換するためにゼロパフクラ7シュのスプライン｛マ1きポー1レネジ（容壼t：300kgf）を使腿し、ポールネジ3〉粘性土の繰返し．および単調載荷試験 室丙練り返し翼圧密カオリン撚出 およぴ八郊潟沖積の一回転が10m醗の軸変位錐となるように設言iしている・粘性土地盤力・ら採取した不撹舌Lを用いた繰返し載荷試また、モーターの圃転連度の設定範囲は、0．0045∼4．5ゆs験を行った。試料および実験の詳継は、それぞれ文献である。したがって、6），7）を参照されたい。㊥軸変位分解能 図2は、ひずみ制御の三角波を用いたカオリン紬土の （隻／4GgOO）×（i／童6Q）×10＝1、53×10F7（mm）繰返し載荷試験（設定周波数O．HIZ）での載荷波形およ㊥最小および最大軸変位速度び以テリシスかプの例であり、以下のことが分かる。 0．0045×（1／160〉×IO＝2，81×iO需4（m瞬sec〉主）10−5∼IO噌の広い範囲のひずみにおいて、所定の腿 4．5×（1／160）×IO＝2．81×10榊蓋（mm／sec）波数および片振帳繰返しせん断ひずみγSAが得られて軸ひずみ制御の三角波を照いた繰返し載荷時の性能をいる。鉱）各ひずみレベルにおいてひずみの反転時における時表1にまとめている。間遅れはほとんどない。iii）せん断ひずみのピークとせん断応力のピークの発表玉 各ひずみレベルでの設定可能周波数片振幅（mo｝〉 d最小周波数（llz）最大癬波数（llz〉 ∫瞬n f田axO OOI（IO喝ひずみ）0 0703i0、Ol （iO略ひずみ〉000了031現は一致しており絢者の測定に時闘おくれがないと考えられる。iv）10づ、’m紹の広い範囲のひずみにおいて、等価せん了O．31断剛性率Geqおよび履歴減衰係数巽が求まる。O l （IO唱ひずみ〉l G （IGぞひずみ）G OOO了031O「00GO7031了「031本実験（せん断ひずみ制御）では、γSAが10刈のレベル付近（図2c〉で伸張鍵のせん断応力の最大値が圧縮0．7931側のそれと比較して小さい。これは通常のτの振幅が00了031圧縮と伸張で岡じである応力縦鋤試験において伸張側（注〉ひずみは、供試体高さを10舳阻と仮定した場合の値のひずみが相対的に大きくなることに対応している。 また、軸力載荷時の反力はセル内の4本の支柱で支 図3および図4は、岡じく等方圧、密したカオリン粘える構造となっており、装概外部の反力板が不要であゴニの結果であり、以下のことが分かる。る。セル上部の載荷部分の総重鍛は馬kgfであり、従来i）有効掬葉圧σ駒cを変えた各試験において、γs＾が4×の三軸試験装置と比較して3ンバ外および軽量であるの紛鱒以下でGeqの催は一定となる。この値を蝋，．とする。が特長である。供試体のセッ1・時には、最上部の手動H）γs＾q×m鱗の範囲で、Geqおよび勧の値はそれぞれハンドルを回転させることにより、モー外の電源をoffにしほぼ一 定となる。た状態で戦荷ヒ。ス1ンを上、下させることが可能である。 モーターは、RS232Cを経由してドライプユニァトヘ各種3マンドiii）σ短の増加につれて，同じひずみレベルに対するGeqの値は大きくなる。を送ることにより駆動する。すぺてのアナログデ凶は12ピiv）正規化したG・q／G陥、・∼γs潤係は周波数0ほilzの試汁の同時サンブ砂グ機能を有するA／躰㌧ドによりデジタル験に園しては一本の薩線で表される。データに変換されハ。ソコンに収、録される。したがって、軸力v）周波数G、0紺zの試験では、O。田zの試験群に比べてひをカードパ7クすることにより、変位制御の試験ぱかりずみレベルによらずhの緯が極端に大きい。でなく応力鰍御の試験（例えば、Ko圧密、正弦波によこれらの知見は、繰返しねじりせん断試験で得られたる繰返し載荷、等）も可能である。Geq，h∼γ駄関係の掬束圧および周波数依存性と全く岡 軸力測定用ロードセ規まセル内部にあり、供試体（直径様の傾晦である（文献6参照〉。一54一 lx10”51又竃o凸国O−215G 2へ’ i l、トな 萩 『o蝕 《 宰トb G臣虻夢7籍o o I l l I l‡， 設雛iレ01トセ一2藩犠， 17』二・31《雛o』一5導宰事 股定紐1P鵜o蝕擶侵申 l昼o襯z 一辱−50σ2o 沿20 300 10 20 30 時研qsoc｝ 時闇ヒ｛5cc》嚇醗買50clの鼠邑へ、曽竈く宰悶2低己只逗蓬く−4酔ρ1多52宰署。蓉。『く ， 7μ咽駐×10』5γ州5囎’10 田 2q 3，ぎ〆宍P曽当 1㎜ 一トー霜く OQQGQ2 0 1G、，鶏523M％G咽一50，4MPah−329覧h章024％γ』一］4くロ伊γ』哨μ睾o『せん断ひすみ 紋 珀 猫 く 宰せん断ひずみ7勘oro、0100せん断ひずみ7駄G貞一33購Po一2h階246㌔7“iagzlo肚膵2，4図2臼図2 図2b図2cカオリン祐止の繰返し載荷試験での載荷波形およびヒステリシスループ 繰返しねじりせん断試験との蔭接の比較を図5および 図7は、繰返し載荷を受けたカオリン枯土供試体図6に示す。一次元的に予圧密した試料を予圧密応力の（pre−strainedspecimens）の鞠織荷試験の結果で2倍まで等方再圧密したカオリン粘’土を・用いた同様なある。図中には、別途行った繰返し載荷を伴わないい実験の筑較（図5）において、両者のG。，∼γsA関係はわゆるvirg珀供試体の結果も示している。両方の試験定量的に良く∼致していると琶えよう。しかし、履歴減衰に灘しては、ひずみレベルに依らず三軸試験の結果が、ねじりよりも大きい。この違いが本質的なものかどうかに関しては、試験装置密体の減衰、ベディングエラーの影響、等についての検討が必要であろう。一方、同一地．鳶のほぽ問じ深渡から採取した正規圧密状態にある2つの不撹乱試料を用いた三軸試験とねじにおいて軸ひずみ載荷速度は0・0嬬／額nで共通である。繰返し載荷による密度の増舶と繰返しせん断ひずみ履歴の影響により岡じ圧密圧力においてpre−strained供試体がvまrg1喉試体より酵む嗣鍍が増加している（図7a〉。ところが、有効応力で定義した破壊時の摩擦角は両者で一致している（図7b）。これらは、弛の実験の傾陶と同じである（例えば、文献6）。望り試験の比較（園6〉において、爾者のG。、∼γ，A関係0 1ヤは良く一・致している。また、れ∼γs＾関係はγSAく王×o欝測置毯ぐ10司の領域において三、軸での鮭の値が小さい。これは、載荷波形の影響であるかもしれない。いずれにしても、題鞭三軸試験とねじり試験の結果は良く一致している。裂⇒繋周 ／△ 健！⑳∼o ／ ＼＼ 〆4 ＼ ／ノ鴻辮翻置駿鍵卸題灘 図4 G。畦／Gm．．一γSA関係（カオリン枯土） 鍼 ム∼△ ＼／A4、壕》…響△30。001＼ 片振幅繰返しせん断ひずみ7鉄 ム『鋪穿）鴇、1・一5 1・一4 1。一3 コ。一2 03電IOO瓜o 、．宰O、5G。q∼γ騒関係に関しては、2っの粘性土試料において焦 合愚 陥0姻 ＼4）まとめ 地盤材料の広い範囲のひずみレベル（0、0伽％∼1脇〉む10−5 10−4 10−3 10−2 片振帳繰返しせん断ひずみ知 園3 G。q一γs＾関係（カオリン粕土）0での繰返し載荷時および単調載荷時の変形・強度特性がひとつの供試体から求める得る多機能な三軸試験装置を試作した。本装置は、従来の三軸試験装置と比較して・多機能・安価・安金かつコンパクトである。静一55一 的単調載荷試験しか経験のない若手技術者・学生が、 300 σcg冒400kRa ＿＿一一一一一一一｝｝一微小ひずみでの繰返し載荷試験が決して特殊で難しい店試験ではないと認識されることを期待する。ε200∠ ノー一一’一一｝“一｝一19 ，／ ＼σc’一200kPa ＼〆’げ”＼邸 〆 σc 貫300kPa ／ σc『 罵300kPa謝辞1図7のカオリン粘土，virgin供試体の実験データは、本学の福細文彦助手および古川章慰（学部生）が’彦一一一下π一““一一㎝一秘只唯OO イ／ σ。漏200kPaア ーpre−s象rained virgin懐樹得たものである。記して感謝します。o図7a ≦o 圧縮ひずみ εa（％）単調載荷時の応カーひずみ曲線（カオリン粘土）600M司26蓬 hα一・が．／ ＼本装置 ＿訊 ＼o x−x．一一一×’ 0 0 10−5 噛04 10−3 10−2（prestrained＿400偲臨 specimens） 片振幅繰返しせん断ひずみ，γ駄I 図5 ねじり試験結果との比較（カオリン紘土、）bb 従来型箪、軸＼ 鰍g緬．黎蜘）縫σ 200琶o 1ヤ Ψ 、， 八郎潟o得輩 o≦調薩 嶽 σ嬬’ ｛kPa〕 紅髭彫 f（Hz〕癒 騰 団臥1副 301 三角 OI・ミ0．5 餌 ！orsionsh6ar 373 疋弦 05宰 驚駆 005幽馳 鰹ぺ 攣 げ 0 200 400 600 P。（kPa）図7b 単調載荷時の窟効応力経路（カオリン祐土〉⇒留緊 O o聞0−5 104 10−3 10−2 片振幅繰返しせん断ひずみγ駄 図6 ねじり試験結果との比較（八郎潟不撹乱試料） 参考文獄1〉 Har〔iin B．0． and 茎）rnevich V．P．（正972）：Sぬear 緯odulus a【1d damping of soils： design equatioas a目〔董curves， Jour． of the SMF 【）iv．， Proc． of ASCE， Vo1．98， No．S雇7， 667−692．2） Tatsuoka F． and S恥ibuya S、（三99夏）＝ 【）efo】rmation character主stics of so主ls aI】d rocks from fieldand laboratory tests， Proc． of gth A衆C on S醒FE， VoL2， 101一玉70．3）和田黄郷・ヨ、宅達夫（1990）1動的中空ねじりせん断試験機の試作とその特挫、第25醸土．質工学研究発表会、723−724頁。4） Pradhan， T．B，S．（1992）：personal com田睦nications・5）Kokusho了．（1980）：Cyclictriaxia工testofdynamicsoilpropertiesfor瞬destra狛range，Soilsa“dFo哺datio駐s，20−2，45−60．6〉畠越貴宏・三、野秀作・澁谷啓・三、瞬地利之・福田文彦（1993〉：ねじりせん断による柚性土、の葬排水繰返し変形特性に及ぼす諸要園の影響、第28回土、質工、学研究発表会。7）澁谷啓・中島雅之・細野高療・荒川哲一・井口弘・IB中洋行（工993）：いくつかの沖積紘性土、地盤のせん断剛性率一その2室内繰返し載荷試験による測定、第28回土質工、挙研究発表会。一56一
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- タイトル
- 応力－ひずみ曲線の相違が地盤の変形挙動に及ぼす影響（その２）
- 著者
- 吉岡清智・北誥昌樹
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 57〜58
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33414
- 内容
- 第28回土質工学研究発袈会（神戸） 平成5年6月23Ei−3応カーひずみ朗線の相違が地盤の変形挙動に及ぼす影響（その2）運輸省港湾技術研究所正会員 北諾 墨樹 同 上羅会員○吉岡 清智玉。まえがき 遠心模型実験は、実物規模の地盤と縮尺した模型地盤との応力の相似性を瀧足させる実験手法である。 しかし、模型として作製された地盤は自然粘土に比べると若い砧土であり、自然枯土地盤に存在する皿，次圧密やセメンテーション等、いわゆる葬代効果を再現したものではない。最近、高温再圧密粘土が庫代効果をもっ自然枯土と類似の力学挙動を示すことが報告されている1｝。そこで、筆者らは高濡再圧密した粘土（以下「高温枯土，」）と室温再圧密した砧土（以下「室温糖土」）とを用い、土の応カーひずみ曲線の根違が、模型地盤の変形・破壊モードに及ぼす影響について検討を行なっている。本報告では斜掘地盤の破壊実験2｝に引き続き、鉛直載荷での支持力実験を実施し、その結果について報告するものである。2． 番莫二竪圭嵐墾鑑イ乍製と実験方法 弔いた装鐙を泌一1に示す。、試料容器は幅50cm、高さ35cm、奥行き組c鶏の鋼製のものである。容器底部には支持層および排水層となる砂膚を作製し、禽水比120％で真．空脱気しながら撹拝した横浜 変位計一鉛直載荷装溜大黒結土（G＄＝2、689，WL＝78％，1￥P＝32％，IP二46）Dを投入した。 r高温枯±」は、水温70℃に設定した水槽内に容懸ごと入れて ロードセル摸型基礎縢密し、 「室温紬土、」は実験霊内（約20℃）で圧密を行なっている。また、圧密圧力はいずれのケースも100kgf／c凱2としている。㊤vのκ！ L旦．」 ％撒圧密終了後には、模型地盤の前面にマーカーを配置して、実験中 B・70融い96oω 礒＝10kgξ／cm2 載荷は遠心装置の撫速度を徐々に増加させて30gで一一定とし、模型地盤の中央部分を鉛盧に載荷して地盤を破壊させた。使糀し 砂 層た載荷装置は変位制御のモータージャソキ式のもので、載荷速度50＼，寸の岡 横浜大黒粘止の変位・破壊挙動を随時議灘し解折できるようにしている。」は16㈱／順nである。載荷膨ソドの先端には荷重を言’1測するための（単｛立：cm）図一1 実験装置概要ロードセルと模型基礎（B＝7。Oc鵬，1、＝9，6cm）を剛結しているoなお、基礎底面にはサンFペーパーを貼り底面糧の条件にしている。 I o3． 「高温櫓土」と「蜜湯枯土」の挙動の対比 高温脹密一一一室5黒圧密 ①一軸圧縮試験結果 E 季莫型地到建｛乍製と並 予して、 腿じ条｛牛下で供試｛本をf乍製 堂／ 、 、、 ＼ 0、5一し、一軸圧縮試験を行なった。この時の応カーひずみ曲 b線を図一2に示す。r高温粘土」の方は2∼跳の比較的小 ノ1さなひずみで明瞭なピークがあらわれ、その後応力は徐々に低下している。一方、 「室温粘出」は3∼嬬のひず O oみで応力が一定となる傾陶が見られる。また残留強度は、 5 10 ε （％）繭者ともにほぼ間じイ疸となってL、る。騒一2一軸圧縮試験結果15礒e封ffedofDlffelentS柱ess−StrainCha！・acteIicticsoR働eBehavlol・of theG蓄ou註d（酎o、2〉絹ta別me，赫、andYos瞬oka，K、，Port aadllabo経r Reseaτc甕Institqte，Mlnistryof lmn鱒侃t一57一 ②荷重㌧沈下曲線の対比5 模型実験から得られた荷重∼沈下曲線を無次元化し一一一案温旺密て図一3に示した。縦軸には、載荷圧σを粘±の非排水 高温旺密4せん断強度Cuで除したもの（σ／Cu）をとり、横軸には沈下量Sを基礎1隔Bで除したもの（S／呂）としている。この時の粘土の非排水せん断強度Cuは、両者ともに一軸試験より得られた残留強度を綱いている。 「高温粘土、」は小さな沈下で明1瞭なピークを示し、∈25／／／曾b 2その後急、激に載荷圧は低下しているoそれ以後は沈下が増加しても載荷圧はあまり大きな低下を示していない・｝F方、 「室温牽占ゴニ」では5浅撰f圧力ざピークに達しナこ後も、急激に低下することはなく、ほぼ一定の値を示0O iO 20 30 40 50 60 70 80 S／8 1ツo） 図一3荷重∼沈下曲線していることが分力》る。4．模型地盤の変形挙動の対比 r高温姑土」と「室温、貼土、」の変形挙動の違いを図一4、5に示した。図は摸型基礎を3cm載荷した時のの状態である。 「高温紬土、」の方は、基礎の左下のマーカーに破断が見られる。その左鰐のマーカーもごく狭い、範囲で急激に繭がっていることが分かる。 しかし、地蓑面付近の地盤はほぼ一体として左右に移動していることから、せん断ひずみはほとんど生じていないものと考えられる。一方、 「室温枯土」は基礎磁下の地盤に圧縮による変形が翼 られる。その俺の地盤では局所的に大きく変形している領域は兇られず、全体的になめらかな変形が生じている。 一軸試験の応カー一ひずみ曲線からも分かるように、 ド高温粘土」はひずみ軟化性を衡している。そのため、図一4に示したように破壊がごく狭い領域に集中し、すべり面が生じたものと考えられる。一方、 「蓋潟粘土」はひずみの進行とともに強度が増胎するひずみ硬化性を有しているため、局所的な破壊は生じず、破壊が地盤全体に広がったもの（國一5）と考えられるo 一一一一変形醗 「『㎜㎜「 r一一一一r 変形後 I I グ ／／7／／＼＼＼ミ＼一 7矛7．7一バモ＼ξN￥ ■ ／／／ ハ ＼ ＼＼ ＼ 7／／／／へ＼＼＼＼ ／ ■ ／ ＼ ＼ 、 ノ／〆か＼＼＼＼ ／ ン／ ＼ 楽 グ グ グ グ図一4 地盤の変形挙動（高濫粘土〉図一5地盤の変形挙動（室撮装土）5．あとがき これまで斜面実験と支持力爽験を例に、癒カーひずみ曲線の欄違が地盤の変形挙動にどの様な影響を及ぼすか検討してきた。今圓は変形挙動の定性的な検討であったが、今後は地盤中のひずみの状態を解析して定盤的な挙動の把握を行なうつもりである。6．参考文献1）土田ほか：高濫再圧密による海成粘土の年代効果の再現， 港湾技術研究所報告第28巻第圭号，1989，32〉遠藤ほか：応カーひずみ曲線の棺違が地盤の変形挙動に及ぼす影響， 第25劉土質工学研究発表会，1990一58一
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- タイトル
- 粘性土の強度・圧密パラメータと有効応力に及ぼす撹乱の影響
- 著者
- 正垣孝晴・三原政治・木暮敬二
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 59〜62
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33415
- 内容
- 第28回土質工学研究発表会D−6（神戸） 平成5年6月24精腔土の強度1圧密パラメータと有効応力に及ぼす撹乱の影響 防衛大学校 ○正壇孝晴・三原政治・木暮敬二1．はじめに 強度・圧密ハ。ラ距タの統計的性質に及ぼす撹乱の影響を検討するため、乱れの程度の異なる粘性土に対する実態調査1）と一連の実験的検討2＞を行ってきた。そして、各種撹乱要園やその程度の差が強度・圧密ハ0ラ距タに与える影響を定量的に曝らかにしてきた。しかし、 これらの研究では、撹乱現象を供試体内部の有効応力変化と対応させて統一的に解釈できる段階には至っ120ていない。本研究は、このような観点から自然堆積 GΦ ∼∼く、士の強度・圧密特性と有効応力に及ぼす撹乱の影響￠ 黛珂 ○：桑名①一 《 ①：桑名②80を実験的に検認したものである。鎌2．｛共試土と実験方法潔 供試土は、北海道静内晦と浦安市、尼崎市の臨海観蜀部GL、一（3∼25）mの深度から採取した乱さない沖積粘ρq g9汐 。：羽田① oo 《：羽紹② 凶 ゆ 臼：潤田40性土である。図一1は塑性図である。桑名、羽田、川0田の従来の粘性土3）を含め、調登地、Ipともに広い 臼．＿ノ0、〆 O l尼崎 ▲1静内 o：浦安50 100 200三50 液性隈界㌦（脇）範闇の土を対象としている。チューブ内径に対し騰 図ヨ塑性麟嚢積比が0．95，0．9，0，8，0、7となる4つの試料変形装瓦．2置2》をチューブ刃先に装着して試料を押し出した。その結果、不撹乱試料（面積比1）と、練り返し±を含めた翫れの異なる6種類の試料を準備した。本稿では、0．葛これらの試料を面積比に応じ、それぞれA（面積比1）、B（同0、95）、C（岡0、9）、D（同0、8）、E（同0、7）、F（練り返し土）と呼ぶ。試料は、A∼Eの順番にそれぞれ長さ 左込駄 らも △ ・・㈱①iM麟 ご＾偽①嶋I1σ0．4 I8cmに押し出した。各試料片からは、高さ紘c組、直径轟c島8憶Q皇① id6c旧の圧密試験用供試体と、h3、5c舶、dl．5c瓢の一軸底0縮試験用供試体（S供試体）が（4∼7）個準備された。したがって、一軸圧縮試験のξ、は（4∼7）個の試験結果00．4 0．8 1．21．6 c。比の平均値である。一軸圧縮試験は、携帯型一軸圧縮試験機4）で老＝1％痴i義でせん断した。また圧密試験は、：文献2》の範囲 醗』召 図丑 弔比とCo比の関係1．2JISA1217に従った。 一軸鷹縮試験の供試体に薄するせん断前とせん断中の聞隙水圧の測定ならびに∼は、文献7と同様に行0．8なった。q、は15％以下の軸ひずみに韓する最大応力か 繋ら求めている。これらの一連の実験では、 S供試体を、」用いている。d3。5c顎，嘉8蜘の通常サイズの供試体とS ゆ I0。4 Q Ogo供試体に強度・変形特性、発生する間隙水圧に差がないことは胴途確認している4）・7）。》 。 1 鰍2》の鯛03。試験結果と考察00。4 0．8 ！．2 3、1強度・圧密パラメータに及ぼす撹乱の影響 P。比 図一2，3にξ、比とCc比、Pc比の関係を示す。これら 図略 ξ、比とp、比の関係1．6”E￡fectsofsa礒ple6呈stufbanceo琵stre難gth−consolidationparame宅ersa総e董fectivestζessofsoftc圭ay”，Shogaki，T、，Mi盤ara，赫、，Kogure，K、，（Nationa1Pefe擁seAcademy）一59一 の図には、日本各地の糟士に加え、 表ヨ図一4，5，6で騒il・vic，R・ehe1妨の実験を離嫉する記号の刷、。1 ぽ ず ぼ 0 8 ㊦ 1理したデータと現地の実態調登結 記号 試料果の範囲2〉を併せて示している。 o 桑名①今回の実験と従来のそれは、調套 o 桑名② 駅・蓬…灘灘 10需三地やlp、撹乱要因とその重ね合わ 羽田① 8せの方法が異なるが同じ傾向であ 羽賑②9幅 o。 ： 川田る。ゆの 尼崎 10弓 8・ a）過圧密領域 ・ 図一4，5，6は、それぞれξ、比と砺 静内．幽g l I比、翫比、k比の関係である。表穫 浦安00．2 0．4 0．6 0．8 i、0に図過，5，6で用いる記号をまとめて示す。e．比、組．比、k比は圧密荷重が過圧密領 憩 互、比 o の o 偽 l の域か正規圧密領域にあるかで、乱れに対する挙動 o ① O I ご ゆ 6》 凸o lが異なる2〉ため、この2つの領域に分けて整理し① 訳 LOている。正規圧密領域に藩目すると、C。比、隣比、ひロに で麹比は可、比の低下とともに小さくなる。 そして、 碍0 8一，☆難麟 ぎ8ρo鹸 。 ①⑨9 3翻 lC。比、p。比と同様に本研究で用いた試料は、従来陰遡 0．1 09のそれと同じ傾向を示している。すなわち、本研 o ① o o o l究の供試土に対する有効応力に及ぼす撹乱の影響 8 b）欝磁領域：B①●巳3 … 9 1 0 0 のの結果は、調査地、塑性、地盤強度の異なる他の 〔）．0工o粘性土に繋しても嗣じ扱いが可能であることを示0．2 0．4 0．6 0．8 1・0している。 耳、比 1 図叫 c．比と再、比の関係3。2祷効応力に及ぼす撹乱の影響 io2 供試体に残留する問隙水圧の最大値u．（max）を測a）過圧密領域o定した後、同じ供試体を胴いて間隙水圧uの測定を伴う一軸圧縮試験を行った。図一7は、尼崎粘土のT−4（GL．一19。4粗）に対する結果である。ひずみεの慧』騰 麟融増大によってuの絶対値が小さくなり、応力σがピークに逮する前に上昇に転ずる傾陶は総ての供試①体に共通である。試料の乱れが大きくなるとq、， ！o−1E50が小さくなり、それに対応してFOのu値である恥（max）も小さくなっている。 lo辺 図一7のデータを用いた有効応力経路を図一8に示0 0．2σの最大値の点）で破壊している。このことは、 き … … … ま の自然堆積土の乱れが有効応力原理で説明できるこ①とを意味する。藩…婁羅麟騨 図一9は、圧密降伏応力p。、士被り圧g．、u，（伺ax） 最 ユ．0を深度zに対してプロットしたものである。図弔に 彦は、過圧密比OCRとu．（max）／p。値を併記している。 ① ● 1① 1㏄Rが若干大きめの値であるが、調査地は、約40年 ラ も）正摸圧密領域1 1前に10m程度の埋立てが完了し、この荷璽による圧（13，7∼33．9）％の範囲である。原地盤でσ1』Σo0．2 0．4 0．6 0．8 1，0 蚕。比ρt’z＝p．，σ3』k。p．で圧密された粘土を機械的な一60一0．8 三、0 qu比す。C∼Fは脊効応力に基づいた破壊線上（矢印は 鶏密も終了した正規圧密地盤である。U，（蒲ax）／p．は、 0’10．4 0。6 図一5m．比と可、比の関係 103102 … … β O I ゆ ら ド！01。 象④①a9。①り 1訳責…了瞬議｛；撫謁 100□lo玉①潔oo qゆoも鞠熱鰻轡…1貿離 ㍑ご8・響i！04io酋2磁母 90 b） 正輝圧鑑領域00 0．2 o0a） 駈密領重或o三〇幽30 0．2 0．4 0．6 0．8 1。00．4 0．6 0．8 1．0 鳶攣比 頁u比図略 k比と奪、比の関係160撹乱がないようにして大気圧下に取り出すと（σi凱σず0）、試料に発生する負圧uは次式（1）で与えられる。曾i20ミ u＝一k。Pv率As（一Pv＋藪。Pv） G）髪 ，①一④一・一。・岬醐Db 80したがって、応力解放のみを受けた供試体（完全試料）中に発生する有効鷹σpぎは一uに等しく次R遊 40式（2）となる。σps’＝Pv｛裟。÷As（1一設。）｝ ノゆ ゆ ／㊦／Φ。，。。〆 ！o ，o1o ① ！0〆O ①！ 〆の ．隼％一。1o ①・oo①メ》｝ 幽嫌／0（2）0距A＄聯0、2，ko鵜0、5と｛反定すればσps』O．6Pvとなる。zI＼実際に採取した試料の有効圧σポは、機械的撹乱を受けているためσ．s’より小さくなる。サンプ田ラーから押し出した蕉規圧密土に対し、Laddら8）、煮太園9〉は、p。のそれぞれ10％，20％のσs’を報告し趣ている。尼崎粘土の場合、図一8のφ，判0。を用い護るとko＝1−siaφ’≒o、35となる。As簿o、2を仮定す ○：A ’ ・電 m：C6 Φl D o：E ゑ：F8臼oれば、σ．s’≒0，5p．となる。塑性の低いT−2（GL．一 2 4 6 8 10 12 14 王6 ひずみξ（％）17．舳，i騨≒30）のσs’緬vは1鱗と他より小さく、図一7 応力・間隙水圧とひずみの関係（㍗4）σs聾は塑姓や応力履歴等の影響を受けるが採取試80料は完全試料の50％程度の有効圧を持つことが分かる、上述のLadd，太閏らの値と比較しても、機械的撹乱の少ない良好な品質を持つ試料と推察さ籔60蕪o＝A臼：C③：Pの 駐畠 Fれる。 図一10は、試料Aに対する各試料のu，（膿ax）比と＞ 破壊点 ＼／ズ， ）σ、比の関係を示したものである。ζ、比とu．（舩x）比には、正の関係がある。睦、（離x）比は乱れの程』度が同じであれば、T−2，4でノ1＼さく、T−10（GL、一25．4m）で大きい。これらの差は、OCR，lp、p。等の差に起因したものと考えているが、詳細な検討は0 20 40 60 80 工00今後の課題である。しかし、図一mを概括的に見 （σ、牽σ3）／2−u側／m2）ると、ξ、比とu．（瓢x）比はほぼ111で対応している。 図一8 有効応力経路（丁縄）一61一三20 このことは、撹乱によるq、の変化は、供試体内16 【】：OCR（13．7〉 碧V 【2・7】部の有効駈（冊，（max））に支配されていることを示している。そして、採取試料のu．（司ax）を測定することで、撹乱による強度・圧密パラメータ薦 20↓の定量的評価が可能であることを示唆している。4．おわりに（溺）＼【ゾ翼 24縫 S供試体を用いた場合、暮．（胴x）は数分程度で測定できる。また、セラミックディスク系の脱28気が十分であれば、縫，（max）は20回程度の反復測⇔：彗『（鋤ax）／Pv（％）o：Ur（m辰x）△l Pc定（玉0時問程渡）が可能である。今後、調査地、O lp、撹乱要因の異なる試料に対するデータの蓄！OO 200 300 400 500 600 圧力P（kN／m2）積によって、採取した試料の撹乱の程度を定量 図一9 圧力と深度の関係的に評価するシステムを構築したいと湾えている。工。2 u，（max）の測定法についてご指導いただいた㈱中部地質の阿部廣史氏に深謝申し上げます。 『無1．01遣（参考文献） onstreng捕andco註solida雛on，Proe，o至 9t熱AsianRegl onalCo藍、onlSSMFE，p夢， 48卜484，1991。 01T−2 ／ 10．8蕊＞0．6 縢：T㎜lo ・／ ・．。：ε0．4 △！ ！ ！ O l 〆！ o i ラメータに与える撹乱の影響、サンプリング ．：ト4 口 解’・ 1 〆 △ 1 △：T−8 ！ 1 ロ ノe糞2）歪垣・金子・木暮、 ：粘性土の強度・圧密パ 口 〆’ 1eく蕪1）Shogakl，T．，E｛feetso｛sa凱pledisturbance一桝｝｝『｝一一｝｝『｝｝一一一一｝一榊㌻∈）曽 ，！ノ 《 1 ／ o ◎ 10．2 号‘o 。 1 ／ o l，認や／ 1／ △Qo 0O 0 0．2 0．4 0。6 0．8 工。O l、2 ξu比 シンポジウム論文集、pg。45∼52，1992、図一10 試料Aの石．（服x）に対する各試料のu，（max）比と3）正垣・金子・木暮、＝強度・圧密特性に及ぼ q・比の関係 す塑性と撹乱要國の影響、士木学会第47回年 次学術講演会概要集聡、⇒p「4∼5，1992．4）Shoga藪i，T．，：Strengthpropertiesofclaybypo￡t抽1eu篶conflenedcompressio嚢a凹aratus，Procof 1嚢t．Con∫．onGeo−COAST，pp．85∼88，1991．5）阿部廣史、 不飽和土の工学的測定に関する信州セミナーテキスi・、土質工学会、pp，71∼126，19896）松尾・、疋壇、 各種要因の畦、への影響度に関する実験的研究、±質工学会論文報告集、Vol、26，No．2，pp、 121∼132，1986、7）正垣・証原・罵崎、自然堆積土の非排水強度特性と残留間隙水圧に及ぼす撹乱の影響、サンプリングシ ンポジウム論文集、pp、53∼56，1992、8）Ladd，C．CandLambe，F、W，Thestτengt熱of蓑ndis撫bedclay6eter珈inedfro揃u温drainedtests， Laもoζatorysheartestingofsoils，ASTM，STP，No．361，pp．3畦2∼37i，1963。9）太田秀樹、＝不撹乱粕土試料の残留問隙水圧の測定、第18園士質工学醸究発衷会、gp、427∼430，1983、一62一
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- タイトル
- 流動化処理土の充填性について
- 著者
- 吉原正博・久野悟郎・石崎仁・面高安志
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 63〜64
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33416
- 内容
- 第28園±質工学研究発蓑会K−6（神戸） 平成5年6月25流動化処理土の充填性について中央大学 正会員 久野悟郎住友セメント㈱ 正会員 石崎 仁 正会員 ○菅原正博 面高安志1．はじめに 掘削残土等の有効利用を蟹的としたぽ流動化処理工法』nの特徴は流動性、均質性および自硬性であり、これらを利爾して管周りの埋漢し2，ωあるいは空洞充填噌等への適嗣が進められている。流動化処躍土に求められる流動性は用途によって大きく異なり、管周りの埋戻しから、ポンプ圧送性、窪洞充填、廃棄管中詰めに至るまで広範囲にわたっている。 今園は残土利用率向上を考慮しながら、管周りの埋戻しに最低眼必要な流動性を有する流動化処理土にっいて充壌性の試験を実施した結果を報告するものである。2．試巧灸方』法 使用した土は千葉県船橋市から採取した火山灰質粘性土（閲東ローム〉であり、その物理的性質を袋一1に示す。また、流動化処理土の醗合を表一2に示す。処運土の作製方法は往復撹絆ミキサーを胴い、ロームと水にて7分闘混合（泥水作 表一1 土の物理的性質土粒子の密度自 然盒水比9／㎝3％表中の固化秘はセメント系厩1，4452，773106．6液性 塑性限界限界％％粒度構成 ％礫分 砂分97．7148．5玉2．077．79．60．8粘士分シルト分強熱P雇躍％して3分間混練した。なお、湿潤密度9／㎝3製）し、その後固化材を投入6．815．8化材（一・般軟弱土馬）を用い500 500衰一2流動化処理土の配含な．充填性試験の容器はすべ 衰一2流動化処理土の配含その寸法を醤一工に示す。泥水および処理土の物性試験項調整単位配合 ㎏／m3含水比％350ローム水瞬化材5115951602eD泥水密度4q臨31，166501604766842501，223目は以下のとおりである。 500①Pロートの流下時間および②フロー値はKOD醸305のP2257504391601，2452008303751601．27玉190867349ま601，283180go圭1801，2955盤て透明アクリルで作製した。○○010吐○○0・・○○05050。＿ト法およびシリン外法 一撰326魍一1 容器酬犬 魍一1容器酬犬に準拠。③粘度：B型粘度計使罵．④一軸圧縮強さ＝」蔦A l2王6に 褒一3試験結果準拠。調 整含水比3．試験結果および考察 試験結果一・覧を表一3に調整禽水捻 ％泥水（園化材混入前）Pロ尋 secフロー㎜粘度poise処理土（固化材投入後〉Pロートフロー陥lo．14102．816．92259．03509．725012．2∼3に示す．衷中の充填率は容器内の22513．6｝処理土の質里から計算した体積と容器20032．020545．0×14eの容積との百分率である．またr−」王go×17065．0×120180×9525眺、20眺、賂眺の充填状況を写真1は未測定を「×」は測定不能を示す。一｝1301．45．77．0玉25、0粘度poise sec24．0×2玉5充填率材令28日一軸屠縮強さ ％㎏f／cm21004．791004．81圭004．3210e3．54160．0993．02230．0922．5011．596．o罫illi員g Properties of lmproved Surplus Soi工 by Liquefied Soil Stabi圭izaもion Metbod、：G、K暮NO（CI被∫OUNIV．），証｛、IS｝且ZAKI，M．YOSH王HARA，Y、OMODAKA（SUM王10MO C駐M丑NI CO，，L笈1）．｝一63一 処理土の投入箇所は固定する予定であったが螺調齢水比が低1 葎くなるにつれて投入籏所を移動することとなっ1 疑た。これは写真1∼3より明ら 写翼一王 調整含水比250％の充填状滉 写真一2調整含水比20銚の充填状況 写真一3 調整含水此娼饒の充填状況かなように容器内の処理±、の液面勾醗が大きくなるため三〇〇100である．なお、調整含水比35眺の場合、液面は水平にま「go昇した．逆に調整含水比18眺では容器内に空潟部が見受けられた。したがって、管周辺部の充填として、処理土8Gε） 8060の流動性のみに期待すると調整含水比娼眺は不可という 餌辮 壁iことになる。しかし、施工方法を考慮することによって 罫 704e 嚥 く裸管回りの充填は十分可能と思、われる。 ヨ60 ロ20 調整含水比と充填率およびローム利用率との関係を泌一2に示す。ここで、ローム利用率とは流動化処理土50 0150 200 250 300 350 4001バ肖たりに占める湿潤状態のローム体積率である。調 調整含水比 （％）整含水比と充填率との関係は前述のとおりであり、充填図一2 調整盒水比と充填率およびローム利用率との関係率が1D傭でロー一ム利用率が最大でも約6割弱である．利胴率を高めかっ流動性を向上させる方法として、減水則等の混和剤を屠いる方法がある51。 調整含水比とP鷲一トの流下時間およびフロー値との関係を図一3に示す。図より、充填率が博隅である調整24 G22器2G躍18盤臼350ε 300壌含水比23臨ではPロートは測定不能となっており、管周 1250口りの充填に関する流動性の指標としては、Pロートは妥h200当ではないと思われる。 1504．結論26 50G 450 400 100ヨ 「＼、i』』』1二1レ『…士，』』龍』1臼團三事 糾16爆 e14ム12蹴10 焦8 50150 管周りの充填のみを考慮して流動化処理土の流動性に 200 25e 300 350 4eoっいて処理土の醗合検討を行った。その結果以下のこと 調驚會水比 （％〉が判明した．図一3調整含水比とフロ雇直およびPロートの流下時間との関係①調整食水Lヒ2eo％（Pロートは沮理定不可・ フロー値で哲0㈱）でも管周りの充填は十分珂能である。この配合では、 処理土1バ中ロームの利綱率は湿潤状態のロームで5罵程度である．②管周りの充填性の指標としてはPロート法が妥当であるとは誉えない。 今後は、減水剤等を使爾することにより、管周りに充填可能な流動性を響るとともに、ロームの剰屠率の向よ、を図ることを考えていきたい。参考文献1）久野他1関東ロームの流動化処理に関する二、三の輿験、第21園土質工学研究発表会，PP．1927涯928，圭9862）小林、内匿1流動化処理土を綱いた埋戻し、土、木学会第46回年次学術講演会，PP．圭096−1097，199131井坂、膏山他；流動化処理出，を競いた埋設管の施工と載荷試験、第B回日本道路会議，PP．錘狸M9，1鴨141久野他；軽量充填材を用いた建築物基礎下充填工事報告、第23國±、質工学研究発表会，PP．23ig、19885｝久野、中島他；処理土の流動性と固化特牲、第26嚥土質工学研究発表会，PP．205i−2052，Bgl一64一
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- タイトル
- 浅い基礎の支持力試験での載荷点の拘束の影響について
- 著者
- 池田朋広・北誥昌樹
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 65〜68
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33417
- 内容
- 第28回土質工学研究発表会∈一3（季申 戸〉 工拝β曳5歪F6月26浅い基礎の支持力試験での載荷点の拘束の影響にっいて運輸省港湾技術研究所 正会員 北詰 墨樹 同上 正会員○池田崩広1．はじめに 偏心荷霊下の基礎の支持力に関しては、悔yeぬofの研究を初めとして、実験、解析の澗面より数多くの研究がなされてきている。偏心荷重の載荷実験を行う場合、荷璽がフーチングに対して左右非対称であるため、フーチングは鉛直変位だけでなく、水平変位や圓転変位も生じる。しかし、この水平変位を拘束しないように工夫して行なわれた実験はあまりない。そこで、本研究では、砂地盤上，の帯基礎を対象に、載荷点での水平変位の絢束条件の、支持力及び変形挙動に及ぼす影響を険討した。2，実験装置及び模型地盤 本実験では、1隔50cm、深さ30c田、翼行き鱒cmの剛性の高い容器を縫周した。摸型地盤は、気乾状態の豊浦標準砂を用い、多璽ふるい法Pで麟潭25G陥の均一で密な地盤（γGd587∼圭633g／cm3、Dr＝8王∼95％）を作製した。載荷に閑いたフーチングは幅（B〉Sc皿、奥行き10c級、厚さ02c珊の剛牲の高いステンレス製の板を健絹した。また、フーチング底面は標準砂を接着剤で付穣させ粗な状態にしている。載荷実験は、載荷中のフーチングの水平変位を、拘束したケース（以下、 r拘東」）と霞曲に変位可能なケース（以下、 r農由」）にっいて、それぞれ偏心量を0、0田、02Bに変化させて合刮6ケース行なった。3．実験方法及び結果3、1水平方向の変位を拘東した場合（r拘束」〉轡，』拶i睾フーチング（長さ10c田、奥行き5c飛、摩さ0，9cm）の3つより構成試料容器されているo載荷板の先端は鋭角に加工され、さらにジャソキ部は試料容器上面にボル1で齪定されているため、フーチングは、回転変位は自由にできるものの、載荷板図一圭 載荷装置 ギ拘束」がたわまない限り水平方向には変位できない構造になっ600ている。なお、載荷板の曲げ剛性は非常に大きく設定しており、 一一一一中心醍荷（o舗0）本実験の荷重範囲（水平力4．25kg）での載荷板先端の水平変位は約OG2mmと小さい。また、載荷板にはひずみゲージを貼りっ400けており、載荷点での水平荷重を計測できるようにしている。ハ ＼ノ ー・、欄 300／ ’11賦 a）鉛直載荷重∼沈下関係瞬4脳 200 実験で得られた鉛直載荷重∼沈下曲線のqを、フーチング幡Bと地盤の単位体積重量γで無次元化して図曙に承す。フーチング中心を載荷した場合（e鱒〉、載荷に従い載荷重は増加し、やがて明瞭なヒ㌧クを示す全般せん断破壊を示してる。ピーク後の載荷璽は急激に減少し、ほぼ一定の残留荷重を示している。一・方、偏心載荷の場合には、載荷初期には中心載荷の場合とほぼ同じ割合で！、 一e置α2B1 ￥’ ＼ ’ 、オ（2〉実験結果ヘ ーe一引8500一寂＼こンーlOO0OOl O2 03沈下量δv／8図一2 鉛直載荷重∼沈下曲線載荷重は増加しているが、ピーク荷重及び残留荷蚕の値は小さく1跳fluenceo∫匹or呈zonta王Restエlction in駐cce露tr韮cLoadingIest 扇．Kitazumeand｛Ikeda，（罫o王t and猛a夏bouτ衰esealchl嚢sUt壁te，縦nis纏yofTranspolt〉一65一 なる傾向が発られる。また、ピーク時の沈下量も、偏心量が大艦翠「きくなるにっれてノ罫さくなることカざ分かる。 b〉水平荷重一沈下照係 e富0．l B−6罵029向 載荷中に載荷点で発生している水平荷重∼沈下曲線の代表例 o一一一中心鯉荷峯a颪載荷艶鳥〆を図一2と同様に無次元化して図一3に示すo横軸は基礎中心方向ハに発生する力を正としている。なお、鉛置載荷重のピーク時を oo5一 噛 −“” ”r、、闇隔㎜、￥ 置 、『｝『一マ脚 岬 一 ” 榊F、、￥矢印で示している。巾心載荷の場舎には、本来なら左右対象で 黒Ol一あるため鉛直方嘲のみに変位し、水平荷重は発生しないはずで ・。 韻あるのしかし、図を．貝ると、鉛礒荷重がピークに達するまでは ト O l5 爆賃の方向の力が、ピーク後は正、の方向のカが発生していることP 騨 醜 一 冒 ” 冊 精 闇 『 附 『 ｝ ”＿ふ鶏”””ト ＼一甲￥＼＼ ＼が分かる。本条件については、フーチングの左右を逆にしたケ 02＼、一スも禽め合計6ケースの実験を行ったが、いずれの場合も岡 025様の傾同であった。このことから、水∫Fカの発生は載荷装置や 叩ゆ 0 ゆ砂地盤の微妙な不均一姓のためと考えられるが、詳細な原因は 水平力N偽不明であるo儒心載荷の場食にも、載荷初期には負の水平荷重 図一3 水平ヵ∼沈下曲雛が発生しているが、載荷が進むにっれて大きな圧の水平力が発生している。水平荷重の大きさを中心載懲時の鎮と比較すると、沈下羅（δ・、ノi3）がD2穆度までは、常にi践荷点よりフーチング申’も・方向に向う71く平力が発生しており、 その大きさは、編心圭逢が大きいほど大きいく二とが分かる。すなわち、偏心載荷の場合には、鉛直方向に載荷しようとしているにもかかわらず、フーチングの水平変位を拘束した場禽には、中心にむかう水単力が発生し、偏心傾斜構重が作用していることが分かった。なお、水平荷璽の大きさは、実験では比較的小さなものであったが、FEM解析3）’31）では鉛漉荷重の約1艦であったo 畢32水平方陶の変位を自由にした場合（「自磁」〉1聖可動一ローラー ＿ ローフー即ロードセルアクリル板一 フーチングフーチングず、かっフーチングの水平変位を拘束しないような岡IIrlI、 ：9・’、試料容器姓の小さいアクリル駁（長さ10cm、奥行嚢5cm、厚さ IO5cm）を載荷板として用いた点であるo 図一4 載荷装置 「自慶」 実験方法では、 「拘東」と同様であるが、フーチングの水平変位を自由にするため、載筒［Pは、アクリル板に貼りっけたひずみを監視し、常’に水平力が0となるように手動で載荷ジャソ亭を水平変位させた。そのため、フーチングは自田に圓転・水平変位しながら鉛直方向に載荷されることになるoなお、載構中のフーチングの水平変泣量は、容器に取付けたダイヤルゲージによる載荷装置の水平変位難で代表させた。（2）実験結果 a） 鉛直載荷重∼損：r下P関係 鉛直載荷重∼1沈下藺線の代表例を園一5に示すQ中心載荷の場合、鉛礒荷重は一・定の割合で増加し続け、ピークに達すると惣激に減少し、やがてある一定の残留強度を示すようになる。偏心量が大きくなると、荷重、沈下曲線の初期の傾きが小さくなるとともに支持力値も小さくなる傾向が発られるo 「拘莱」 （歯一2〉と比較すると、ピークを過ぎた直後の鉛直荷重は「拘束」よりも「自磁」の方がより大きく減少している。さらに、残留強度は、 「拘葉」 （図一2〉では係心量によって大きく異なっているのに対して、 「自出」一66一 （図一5）の場合には、編心量によらずほぼ岡じ大きさを示し600ているo 一一一中心齪荷（e訟0） へ ｛一一一一一e＝α18500 b）水平変位∼沈下関係 載荷中のフーチングの水平変位を、フーチングの中心より傭 ／、 ！ 、 ㎜e載α2B 1 、 1 t400一心側への変位を正として図略に示す。中心載荷の場合には、本才来なら、フーチングは水平に変泣せず鉛直方向のみに変位して劇300繹／ 1’ 、！／膨 、贈いくはずである。 しかし、実験では、鉛直荷璽のピークまでは 、謙2QO比較的小さな水平変位が、ピーク後は大きな水単変位が生じる 、 一嘔へ ＼Pへ璽、顧100結果が御られた。実験では、フーチングの左右を逆にしたケー〃ゐ’スも禽め合謙5ケースを行なったが、いずれも同様の水平変位o〃oが生じた。…方、偏心荷重の場合には、載荷初期より偏心耀に05Ol O2洪；下擬しδy／B水平変位していく傾向が見られるoこの傾向は、偏心璽が大きくなるほど顕著に表われている。一般に行われている偏心載荷図一5 鉛直載荷重∼沈下曲線実験では、この水平変位を拘束してしまうため、園一3に示したようなフーチング中心方商を向かう水平力が発生し、結果的に1閥イ翻‘し耀頃斜実験となっている可1指｛生力∫高い。4． 考 察一一一中心載荷 一・一〇＝o．l e欝0．2BO41極限支持力 r絢束」とr自由」での傭心量に伴う極限支持力の絨少傾醐 ：005聖∼少傾向が約萄％程度（e給鴉の時）大きいことが分かる。図申2e／B〉2を示す。実験値は、 Meye嶽ofの低減係数を挟む様に示しており、実験値と訓算値との差は約5％程度と小さかった。8 層一一一／；， ／1 ／一一＿曹一L一叩乙一嘘0，15鍛蓼1一1『一 ， ／旧州一一醜”’r／1ソト 02一鍵…一…イー…一一一／1／ 1常一曽一←一一一冒’一r一’一の破線は、儒心支持力に関するMeyelhofの抵減係数（Eγ＝（王一＿＿一＿一一L一一難き9﹄「自潴」の方が「拘東」に比べ、編心に対する極限支持力の滅 1 O l11を図一7に示す。縦軸は、懸々の実験値をそれぞれのケースでの中心載荷時の極限支持力値の平均で除したものであるo図より、睾腋鵬趣ビーク階し鱒一一＿一r一翠r ＿一””rn胴用戸 −／ し025聖『’1『1 1 ！1 ’1！／03そのため、実用上は載荷燕．での絢策条件によらずMeye油ofの一〇2 −Ol O Ol02 水平変位δh／8低減係数を周いることで大きな闘題はないと考えられる。図一6 水平変位∼沈下曲線4、2すべり線 載荷終了後に砂表藪iに現れたすべり線の位運を、載荷償前の載荷点から砂衰面のすべり線までの長さで、図一8にプロソ1・し’モ＼ 一・一｛｝一一拘策た。まず、r拘束」について見ると、荷重儒心側のすぺり線は0．9編心量の増加にともない急、速に減少しているが、偏心反対側のすべり線は、ほとんど変化していない傾向が見られる。一方、「自由」を箆ると、傭心量の増加につれて、偏心側のすべり線は、 「拘束」の場合には、偏心璽が大きくなるほどフーチング 04一線の発達が抑鰯されるとともに、フーチングの鷹転変位に伴う儒心反対側のすべり線が車越するためと考えられる。 一方、 ’遇甜なり、 「拘莱」とは逆の傾向を示していることが分かる。これの中心方向に向かう水平力が大きくなるため、偏’ら・側のすべり ◇ o、7もα6鰻 05はほとんど変化していないが、儒心反対側のすべり線が小さく＿ひ＿舳 一一一一Mey6rholの式 ’＼0805020OI02偏心置e「自由」の場合には、傭心墾が大きくなるほど偏心側の地盤の破壊が卓越したものと考えられる。泌一7 支持力減少割合∼傭心量一67一 4、3破壊形愚，頒心反対側 載荷終了後にX線撮影を行ない、地盤内のすべり線の発生状僻心鯛況を観察した。図一9には、｛巖ノも・量がG2黎について、 「拘束」と「自縮」のすべり線の発生状況を示している。 「拘束」の場合一丹㎜1拘束（園一9（a））、載荷によってフーチングは多少回転変位し、偏一略一一㌻自由心側の地盤に多少盛り上、がりが舞られている。さらに、フーチ Oングの偏心側端部よりすべり線が発生しているが、その大きさ／／ 一E『は比較的小さいことが、見られている。一方、偏心反対棚には、 ① 麟Ol非常に大きなすべり線がフーチングの偏’心儲端部より発生して 々 曜／ 輔［ムー一一一一一 『 監 し｝ 一 一 一・［田△・ムムムー一一 F『﹃ 亀しいることが分かる。次に、 「自由」の場会（図一9（b））、偏心 02麗の地盤の盛り上がりやすべり線の大きさはr拘束」に箆べて／・ムー一一一一Fr一一一大きいことが分かる。しかし、偏心反対側方向へのすべり線は、「拘茶」に比べ逆に小さいことが分かる。このように、フーチ ー30 騨IO ゆ 30｛cr旧ングの水平変位の拘束条件によって、麹盤中のすべり線の発生 載荷点からのすべり線の位鷹状況が大きく変化することが実験的に確かめられた。5．結論 図一8 すべり線の位置 1）載荷点の水平変位を拘策した場舎には、フーチングの中心方向に飼かう水平力が発生し、｛欄’［♪f頃余斗そ笥重となる。 2耳彌心量に伴う極限支持力値の低減割合は、フーチングの水平変位を自由にした方が拘束しナこ土易念よりも約1眺程度小さくなる。 図一9（a）地盤内のすべり線r拘東諺しかし、その低減割合は、酬eye痛o｛の抵滅率と比較的良い一致を示しており、期燗題になる程の差で 淳 蹴憲単』はなカ》っオこ。 3〉地盤中のすべり線の発生状況は、載荷点での拘康の脊無によって大きく変化する。 園一9（b） 地盤内のすべり線 「虜由」（参考文献）1〉Teras註i，M and組taz服e，M（1987〉：『『BearingCapacltyofaFQu屈ationGn−opoflloghMou轟d Sub3ectedtoEccentricandinclinedLGad『p，港湾技術研究所報告，Vo126，翼02，PP3−2蓬2〉寺師醤明，北壽告謡樹，大橋員藁美，ノ1、竹望 （隻984〉：”偏毛・f頃斜荷重を受ける帯基礎の破壊パターン”， 第三9回土質工学研究発表会，pp．953−9563〉Xltazume，騒（隻984〉：”1罰f10enceofもoadingCo雌tio轟onBearingCapacityandむeギormatloガ，Procl賊 Symp o舞Geptechnica1Ce厳rofugeMode1柁st三ng，P摯．149−15i一68一
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- タイトル
- 構造物の沈下予測法に関する研究 その11－粘性土の簡易力学モデルの提案
- 著者
- 真島正人・長尾俊昌・山口順子
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 69〜70
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33418
- 内容
- 第28隣土質工学碓究発蓑会H−0（季申 戸F） iF感こ5剣三6月27構造物の沈下予測法に関する研究 その11一粘性土の簡易力学モデルの提案大成建設 正会員○真島正人 正会員 長尾俊昌 正会員 山口順子罹．はじめに 粘性土地盤の圧密を含む沈下挙動を予測するための力学モデルは過去に数多く提案され鋤、既に幾つかの手法は実胴化されている。これらは、主に軟弱地盤上 これに対し、一軸応力状態では、σ、篇σy綴0となるの盛土による沈下などの大変形問題を貞橡としている。 U。掌U・とすれば、式（6），式（7）が導かれる。 これに対し、筆者らは、建物一地盤系の沈下予測などの小変形問題を対象とし、粘性土を葬線形弾性体として扱うことにより、地盤の弾性沈下および最終圧密沈下量を予測するための簡易力学モデルを提案した3）。このモデルの特徴は、圧密試験により側方変位を 亀置一可x亀 一…一（6）拘東した状態での鉛直応カーひずみ関係を求めておき、漸増載荷で行われるのでσ。一ε。関係は曲線となるが、次に、これをKG値と等価ひずみエネルギー量を馬いて、一軸応力状態の鉛直応カー鉛直ひずみ関係に変換する点にある。ただし、これまでのモデルでは、土の葬線形性を等価線形モデルにより表現していたが、今これも複数の直線で近似できる。このσ。一ε。関係を園、これを非線形モデルで表現するように改良した。 本報では、この力学モデルの概要について述べる。ので、式（1），式（2）より式（5）が導かれる。ただし、UをUe、σ、をσe、ε、をεeとする。 Uc淵σcεc／2＝Ec鋸／2 ……・……一…・（5） 恥Ec（1＋v）（1−2v）／（歪一v）…・………一（7）2．2 σ、一ε。関係のσ。一ε，関係への変換 通常の厩密試験は段階載荷で行われるので，σ。一ε、関係を複数の直線で表すことができる。Ko圧密試験はσ。一ε。関係に変換する方法として、ひずみエネルギーの概念を導入する。すなわち、σ。一ε。関係のi番目の折点（σ・毫，εのでのひずみエネルギーU・、と等価なひずみエネルギーを持つ点（σ。・，ε，1）を式（8）の条件で求める。このようにして求めた点（σ日，ε。1），（伽2，ε，2）…（σei，εのを直線で結び、σドε潤係をσc一εc関係と同数の直線によってモデル化する。2、簡易力学モデルの概要2．1 ひずみエネルギーq 図一2はσ。一ε。関係とσ。一εc関係を示したもの 図一1に示す土の立方体要素である。なお、前報のモデルでは、σe一ε。関係を破線で示すような等価線形法によって表現していた。 （σξεz｝において、各薗に直交する三孟 Bci鴫i（1＋Vi）（1−2v…）／（1−Vl）………一…・（8）σc3 建C」σ03られるひずみエネルギーUは式 図㎜1土の立方体要素 と座標軸（ア囎凝因（1）によって表すことができる。 U訟（Gx織＋σy吋G姦）／2 一一…◎………（1）諏綴課 等方弾性体では、式（玉）は真のヤング率臥とポアソン比レを用いて、式（2），式（3）のように表すことができる。 7 Ee3Ec2 i I／ …Ee2戸一Ecal3σcσe ！ ： ／1灘噛4づl i lU嵩罫六（幅＋σa2−2鵬極砺＋σ森））…（2） εqεq εc2εε2 εq εeユ 鉛直方向庄縮ひずみu繍2藩v）く静＋鯛2嘱鵬鋼〉…（3） 弾性体に舛し側方変位を拘東して圧縮試験を行えばσoつ図一2 σ。一εc関係とσg一ε。関｛系2．3ポアソン比ソ1の求め方 Ko圧密試験を実施すれば、図一3に示すようなKo一だし、UをU。、σ、をσ。、ε．をε。とする。なお、σ、（鑑σc）関係が得られる。前述したσ醗∼σc問のE。は、側方変位を拘東した状態での見掛けのヤング率 平均的なKO詮式（9）に代入して閃を求める。 Vi炭K。i／（替K。…） ……一…・……（9）を表している。ε、篇ε，鎚0となり、式（1），式（3）より式（4）が導かれる。たU。毯鮭黒賦躍E・x虹x遥＿（4） 2 2 2（1＋v） 1−2v2．4 玉軸応力状態での応カーひずみ関係の求め方 三主応力σ其，σy，σzが異なり、かつ、σx，σy，σzがStudy on Predic縫on ofSなucture Settlement P優m−Practlcal Constitu虹ve Model ofCo紅esive SoiITaisei Tec】mology Researc紅Center，わy Masato Majima，Toshlakl Nagao alld∫unko Yamagじchi一69一 麟側に増加する過程でのσ、一ε、関係，びy一εy関係， びどσ、一ε、関係の求め方を図一4を用いて説明する。（で）ステツプ13 Ko！一 Ko3 まず、1番目の主膳力データσ、1，σy1，σ、1と閃，E。歪を式（2）に代入して、この応力状態でのひずみエネルギーmを求める。UL＜U1、すなわち、変形特性が ∼畢 Ko2代入してεx1，εy1，ε、1を求める。また、体積ひずみ σ⊂1 σ【2 σζ1 鉛直方向鷹縮応力 図一3 Ko一σお関f系の一｛列ε。玉は式（11）により求める。Uk．1であれば、同一・の応力比でひずみエネルギーがUkと線形領域の範囲内の場合には、それぞれの値を式（三〇）になる（σ、k＊，ε，k＊〉，（σyk＊，εyk＊），（σ諮，ε謎〉を求め、次 烈驚1驚謝櫃 ……、．…、…（、。、に、σx瓢σxi一σ諮，σ盛σyrσ錯，σz凱σzrσ諮 賑｛σズ嘔＋σy）1／Eeとし、これらと融，薯，E劇を式（2）、式（10）に代入してUl＊，ε，i＊＊，εyi＊＊，εz、＊＊を求め、（Ui＊＋UL＊＊牽Uk）〈 鞠驕εx＋εy＋ε乞＋εxεyεz榊εy亀pεxεジε鳳εz……一・・（至1） U1＞U1、すなわち、線形領域を越え葬線形領域に礁・1の条件を満たしていれば、式（13）によりε，、，εア、，ε、、を求める。（Ui＊牽Ul＊＊÷Uk）＜U副であれば、達した場合には、m圭篇σ、1／σ、1，n…貫σy》σz1とし、σx1＝mいσz1，σy1＝aいσz1，U1，ソ1，Ee1を（Ui＊十u、＊＊÷U。）＜U，、1となるまで、同様な計算を式（2）に代入してσ、（置σ，1＊）を求める。σZ I＊は、三主繰返し行う。応力条件がσxユ＊塞mドσお＊，σy圭＊篇恥・σ烈＊とな εxFεκk＋εxiり、しかも、線形領域境界部におけるZ方向主応力を εyl躍蘇＋確 ………D…・…・……（13）表わしている。 らi需εzk十εzi σ、1＊，σ，L＊，σ，1＊を式（玉0）に代入すれば、U韮を持つ なお、ここでは、σ、，σ，，σ・を入力値とした場合のε，1＊，εy…＊，ε、1＊を求めることができる。次に、σ洋ε．，εy，ε、の求め方について説明したが、εκ，εy，σx1一σx1＊，σy繍σy1一σy匙＊，σz凱σ幻一σ口＊とし、ε，を入力値とした場合には、式（2）の代わりに式（3）をこれらとソ2，E。2を式（2〉、式（10）に代入して、UL＊，用いてσ．，σ，，σ、を求めれば良い。ε．i＊＊，ε，菱＊＊，ε、1＊＊を求める。U諮は図4の閉部分の総和を表わしており、羅部分の合計値山紳も容易に求めることができる。 ここで、U2＞（U i＊＋u主＊＊＋U匙）の条件を満たしていれば、σ、1，σy】，σ、1に対応するεx1，εゾ…，εねを式（12）により求める。U2＜（m＊＋u1聯＋U）の場合に3．あとがき 基礎設計の一環として実施する建物一地盤系連成沈下解析を、土の弊線形性を考慮したFEMによって行う場合、地盤だけでなく建物部分もかなり多要素、多節、煎になることから、複雑かつ精密な士 の力学モデルをは、Uk＞（u置＊÷u且＊＊＋Uk．1〉の条件を満たすまで上 使胴すると、多大な計算時間を必要とする。そのため、この種の解析では、複雑な土の力学モデルを使馬することはあまり実用的でない。今鵬提案した粘性土の力学モデルは、簡単な試験でパラメータを決定でき、しかも、計算時聞の短縮を目的として考案したもので、記の計算を繰返し行う。 εκ！諾ε離＋εx1 賠磯＋邸 一……曾…一…（12） εz1駆ε薯1＋ε餐いわば実用性を重槻している。なお、その12では、このモデルの適用性を土の要素レベルで検証した結果に（2）ステップ2以降 通常，mi（凱σ、、／σzi），ni（営σ，iノσzi）は変動するが、この場合でも基本的には（1）と問一の方法でε・i，εyl，ε．1を求める。すなわち、σx耳（駆miσの，σy亀（皿島σゆ，σ，iにおけるひずみエネルギーUiを求め、嫉＜u、＜ σxσx1っいて報告する・ 参考文献 D 軟弱粘性土地盤にお ける『沈下予測と対策， 第31國土 質工学シンポジウム，土質工学会，σz σy2）扁 需 轍 一 一 一 一 扁 ｝σX1・“uκLOσXL・ σyl σyf駁邊σz1＿ ｝ 一 一 ｝ ｝ 一 む“σyIUy箪．Uz蓋3σzI・oσ剛の購騰欝鍵縫懸 6＝牌 u 匡糊Ux監難x萱”鞍εx1Uz1。8鍵 羅 鱗UyL 1− 8辱溺Uz監、艶εy1譲≦εu εy監’ εy【 ε31 主ひずみ図一4 三軸応力状態での応カーひずみ関係の求め方一70一3）εz！騨》尉ε314）1986ウォーターフ鳳ント開発における± 質ユ：、学上の諸問題，第33回土質工学シンポジウム，土質工学会，1988真島，長尾：構造物の沈下予灘法に関する研究一その4，第24回土質工学研究発表会，1988山口柏樹：弾・塑牲力学森北出版．1975
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- タイトル
- 構造物の沈下予測法に関する研究 その12－簡易力学モデルの適用性の検証
- 著者
- 山口順子・真島正人・長尾俊昌
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 71〜74
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33419
- 内容
- 第28隣土質工学斯究発表会H−0（神戸〉 平成5年6月28構造物の沈下予測法に関する研究 その12一簡易力学モデルの適用性の検証大成建設噸 1三用性を土の要素レベルで検証するために実施した、機叫 10不撹乱洪積粘土罵に対する圧密試験、Ko圧密試験、㎜ 09特殊三軸庄縮試験、および、特殊三軸圧縮試験に対G8するシミュレーション解析の結果について報告する。07 表一1 試料土の試験結累2 土質試験比 重Gs動させる特殊三軸圧縮試験を実施した。また、前述したように、このモデノレで1ま、 σc一εc関係とこれをσe一εe関係に変正会員○山口順子① 12力学モデルを提案した。本報では、このモデルの適軸圧と側圧を段階的に変同 上13 その三1で、建物一沈下解析に用いる粘性土の簡易撹乱洪積粘性土に対して正会員 真島正人正会員 長尾俊昌141 はじめに 現位置から採取した不周 上自然含水嬬ωn液性限界LL（％）塑性隈界PL（％）塑性指数王P OI O20408163264三28256 圧密圧力P（kgf／cm2〉図一董 ∫王密試験によるe−logP曲線2，73347．03細粒分奮有率Fc（％）1×10皿・り55．84 3G26．09漏 20旋29．75薮98．8） 10緊、、、奪・’E湿潤密度ρし（塾m3）1．71一軸圧縮強さq目（k9蚕ノcm22．93初期間隙比e。1．35耀賜 3圧密降伏応力PC（kg￡／Cm2）5．6畿 2圧縮指数Cc0．68丸1！燃孚・’1’、睡 5④！’② 106 王2 24 48 96 王92換するためのKo一σc関係が必要となるので、これ 03 平均圧密鷹力∬（kgf／cmりらを求めるため、通常の圧密試験とKo圧密試験を実 図一2 圧密試験によるlogm v−bgす曲線施した。し載荷することにより剛性が3∼4倍になる。この原 表一！に試料土の物理的性質と力学的性質を示因は、鎚女載荷では供試体とペデスタル、リングとす。のなじみが十分でなかったり、試料採取時、供試体成形時の応力解放や乱れの影響を受けているのに対2．馨 圧密試験 4個の供試体に対して試験を実施しており、2個はし、再載荷ではこれらの影響が除去されるためであ単調載荷（標準圧密）、2個は繰り返し載荷とした。ると考えられる。 繰り返し載荷の場合には、単調載荷によるP cを考2．2 Ko圧密試験慮して、まず、p鵬6，4kgflcm2まで段階的に載荷した 試験条件を以下に示す。後、0、4（または0．8）kg恥郎まで除荷して24時問放置 供試体寸法1直径5cm、高さ10cmし、再度25．6kgf／cm・まで段階載荷する方法によって 背圧：娠彦lcm・ 初期圧密圧力：σ1詣σ3憲0．5kg／cm2行った。 魍一1、図一2にe一沁9P曲線（間隙比と圧密圧力 制御方式：軸圧（σ1）制御の関係）、孟ogmv−logp曲線（体積圧縮係数と平均 軸圧速度：載荷（0、002kgf／cm2／min〉圧密圧力の関係）を示す。図によるとPcは5∼6kgf／ 除荷（0．005kg恥mγmin）cm・を承している。一方、王／mvは側方変位を拘東し 軸圧履歴：O．5∼8∼1∼15∼Okg創cm2 軸圧保榊寺間：上記軸圧で24時間た状態での見掛のヤング率を表しているので、繰返Study on P祀di（滋on of S蜘c搬le Setdemer｝t Partl2−Ve責5cation of Practical Co旦situtive Model of Cohesive SoiITa｝sei Technology ResearcぬCenter，by Masato M勾ima，Toshlaki Nagao and Junko Yamaguc短一71一 OO。琶 20 18 璽6 14 1229秘40丑ば 10碧饗60 08 06 04 02 00耀園鞭毫80呈oo 0e OO 疋5 30 45 60 ア5 90105120圭35150 釘｝醒駐三甜iF応ノ」 σ1 （駄gf／cm2）oo10 20 30 4G 50 60 70 80 90 100 0verConsolioatedR誤io（OCR） 20 18 16 14 12ミ黛 24鴫 −18幣冨 10喬翠 72 08 06慮題ご自 96 0一≦ 02 0012亀。15 0030 45 60 75 90 茎05 茎20135 茎50 鉛満壬縮応力σ監（kgf／cm2） 図一3K o圧密試験結果15 30 一；5 60 75 90 10512〔｝135150 5朧圧縮応力σ匹（kgf／cmり 2．3 特殊蕊軸圧縮試験 4個の供試体に対して試験を実施した。試験条件を0「0以下に示す。駅畷2．04．0 供試体寸法1φ需5．Oc旧a、h畷Ocm 背 圧：星kg∫／cm2…挽ひ為耀田蟹弱6080 初期圧密圧力：σ群σ弾0、2kgf／cm21 載荷方式：段落載荷方式（8段階〉…1 単調載荷（2個）、繰返し載荷（玉個）拒 軸圧保持時問：各荷重段階で24時問 10010扁】 10⑫ 10 10⑫ 10 p c 図一5に各荷重段階におけるσ1一σ3関係を承す 璽合直圧縮応・カ σ…（kg∫／cm2〉が、σ3／σ1は構造物を建設した場合のF EM解析の図一4 Ko圧密試験結累によるε蓬一iogσ1曲線実績より0。5−1・0の範囲とした。図一6にσ三一d関 図一3にσ1一σ3関係、σ1−d開係、Ko（σ3／σ1） 係、σ三一ε3関係、σ1一εv関係を示す。ただし、一σ1関係、O．C，R（過圧密比）一Ko関係を示す。ε3は弥k、ε1、εvより計算した値である。両図 試験結果を要約すると以下のようになる。によると、多少ばらつきがあるものの、σ3／σ1が大 ○同一軸圧レベルでは載荷過程より除荷過程でのきいほど、すなわち、平均拘束圧（σ1＋2σ3／3〉が大 Ko値の方が大きくなる。きいほど、同一σ1に対するε三は小さく、ε3、εvは ○正規圧密領域でのKo値は04∼0，45前後となる。大きくなる傾向を示している。 00．C，Rが大きいほどKo値は大きくなる。 1 ○再載荷過程での変形係数は初期変形係数の3倍 6 以上となる。5 5㌍4σ3／の胤05、bO なお、Ko圧密試験は荷重微増減タイプの圧密試験の一種であるから、ε1一璽ogσ1関係を描けば、通常詫 4！ドb 31 （＞一つの圧密試験によるe−Iogp臨線と同様にP cを求めることができる。図一4にε1一夏ogσ1関係を示すが、通常の圧密試験によるP c（表一1の値）とほ2 合一一略σ3／σ1同o3 D＿＿oo 01234567 働方応力の（i（承／cm2）ぼ同じ値が得られている。図一5 特殊三軸試験でのσ1一σ3関係一72一 表一2解析に馬いた諸定数E．ダロミμ葛b；ゐ区問、α’1エゴ4εし （＞→ε3 鳶心r盗、β4解折εし D・一・ロ菰’ 13456786［o“養解褥 2秘鼻εL口εε3、∫ゴε、尻岱5一△《∈秘Ecσ e250．00．330．31最05．90．701．500．8166．71．24量．07120．10．453．00量．52民4．32．661．88 175．40．356．002．8230．85．513．31 198．80．309．0012．006．973．2賦為奔一一r低56．4 0．401．5200．02．631．716．002．8230．85．513．31 198．89．0012．006．99．973．2100．010．51ll．238．0710．517．84ll．23Ko72．1154．30．45O．400．〕056．4 o．4072、蓋0．451， ’σ C一 ‘ 〔， ’一一 ’一 6σ 盤｝ こ じ〃 鴇 鳳 2P！ε㌧7．843．00 9 8 4ε38．07Ee100．0、，｛コε1ε ε9．9 ヒ oo崖0345678’’b234ε c0．2 バ12 ∈降鞭一”｛コ2Ol 45101 23σ co．50 0騨斤． 会，r△解析・20・○ 一E 〔｝ 2 4 6 8 IO I2降…一〇 鉛蔓ひずみεe εC 〔％）巴図一7（a〉解析に周いたσc一εc関係とσe一εe関係0 1 3 4 6 7 8鉛酸・倒方・体秋ひずみε耳，ε菖，ε、（％）図一6 特殊三軸試験結果3特殊三軸圧縮試験結果のシミュレーション解析 2．3に示した特殊葺軸圧縮試験結果に対するシミュレーション解析を、そのUで述べた力学モデルを屠いて行った。ただし、今回は、第一段階として、処女荷重に対してのみ行った。 3．1 σc一εc関係、σe一εe関係のモデル化 ぐ800 ＆700 ）600 沿500 ド 臨40G ミ300 卜1200 畷 箏100 6 0解撰・1△ △解折・20 Q 0246810摩2 豊徳応力σc （kgr1￠m2）図一7（b）σc一εc関係より謝算したU一σc関係関係はかなり良い一致を示しているが、σ1一ε1関係 σc一εc関係を決定するには、通常の座密試験、については、同一σ1に対して最大25％程度の違いがKo圧密試験のどちらか一方の結果を用いれば良い。生じている。特に、σFO∼3kgf／cm・で折点を設けて今圏は、データが連続して得られること、σc一εcいないケース（解析一2）のσ1瓢15∼4．5kg｛／cm嚇近で関係がσe一εe関係を求めるためのσc−Ko関係に 大きな誤差が生じている。この原因としては、解析対応していることなどを考慮し、Ko圧密試験結果を 方法に起囲するものと土質試験方法に起囲するものの2種類が考えられるQ周いることにした。 表一2に解析に用いた諸定数、図一7（a）にσc一εc関係、σe一εe関係、図一7（わ）にU一σc関係を示す。なお、σc淵0∼3kg〃cm2でσc凱0．5kg翻cm3と！。5kgf／cm・に折点を設けたもの（解析一1）と折点を設けないもの（解析一2）の2種類について解析を行っ 解析方法に起因するものとしては、 σc一εc曲線を複数の直線で近似する際の誤差 σC一εc関係をσe一εe関係に変換する際の誤差 σe一εe関係から三軸応力状態における応カー ひずみ関係を求める際の誤差・せん断変形に伴う土のダイレイタンシーを考慮した。 てないことによる誤差 3．2 解析結果と考察 図一8（a）∼（c）にσ1−d関係、σ1一ε3関係、σ三・Ko値を平均化してレに変換する際の誤差一εv関係について、試験結果と解析結果とを対比し 土質試験方法に起躍するものとしては、て示す。解析4、解析一2共にσ1一ε欄係、σ1一εv・Ko試験摺供試体の土質特性の違いによる誤差一73一 εb槍越6543試験値』Q解析一1△一・△解析一2ζ｝一いaワ10．的試験値C恥一〇解析一三ムー鴫噴G O51三522、53354 005 鉛底ひずみε】（％〉解析一2じ｝一・｛コ1 工、5 2 2、5 3 35鉛蔵ひずみε】（％） 7 6 bO 5湿 D 4斌験硫σ一一Q 3解析一1△一込解析一三鳶一△ b 3解折一2【｝…｛〕解析一2口・・爲 2tゐ 三蝋一〇5ぐ鳳 00051152253354給「5 側方ひずみε3（％）∬ ど 7 Ei 00、5 1 三5 2 2、5 3 3、5 側方ひずみε3（％）1，」カ 9 3 ノ試験縦O−Q解析一三か一心解析一2段一〇 2 1阻 0』自試験｛直（＞一〇解析一1窃一ゐ解析一2〔｝・”《〕4−05005三15225335尋秘 5解析一1伽一も b 3解析一2じ》一〇4 側方ひずみ釦（％）￡ 6 4試験f直C一〇試験蕪α一つ解新一1か一・△解析一2￠｝一…G ワ 10 r『ノ4 005 三1。52253354 鉛直ひずみ自（％） 75 6 4試験航併O765437261504327615弓03210蕊776543210765432三〇 76543210∈足試験f流か一Q解析一1合一ゐ解析一2⊂｝・一G 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 体鎖ひずみε、（％）8 0 1 2 3 4 5 6 （a） N o．可 （c） N o．3 体積ひずみε、（％）（b） No．2 体積ひずみε、（％） 図一8 試験結果と解析結果の比較・建築分野の構造物では、最終沈下量が明らかとな・低圧力領域における供試体とペデスタル、メンブ レンのなじみの悪さによる変位、排水量の測定誤差 れば設計が可能であるなどが考えられる。今回行った一連の試験では、試・せん断変形に伴う体積変化より圧密による体積変料数が少ないため、上記要茜がどの程度影響してい 化の方が卓越するるか把握することはできないが、定性的には士の弾・構造物に対する許容沈下量が最大30cm程度である性挙動から圧密挙動までを比較的良く表現できていまた、今回の解析では、σc一εc関係を4∼6本の直ると、思われる。線によって近似しているが、構造物の荷重レベルが 4． まとめ明らかとなれば、地中鉛直応力も大雑把には推定で 構造物の沈下予測に必要となる土の変形特性のうきるので、2∼3本の直線によって近似することも十ち、粘性土の弾性挙動から圧密挙動を表現する力学分可能である。。一方、地盤を掘削し応力が解放さモデルを提案し、このモデルの適用性を供試体レベれた状態から再涯縮∼圧密へと続く過程での沈下量ルで検証するため、特殊三軸圧縮試験、Ko圧密試験を精度良く予測するためには、試料採取から土質試を実施した。その結果、試験値と解析値との誤差は験開始までの土の物理的な乱れの影響を除去した試最大25％とかなり大きく、改良の余地を残している験データ、すなわち、繰返し載荷試験のデータを周ものの、定性的には粘性土の挙動を比較的良く表現いて解析する必要がある。できていると思われる。 今後は、数多くのデータを蓄積し、これらに対す このモデルは圧密試験によるσc一εC関係とKo値るシミュレーション解析を行うことにより、モデルのみを用いてるため、土のせん断に伴うダイレンタの改，良に努めると共に、地盤一構造物のF EM解析ンシー効果や沈下時間（圧密時問）を考慮できない欠用プログラムにこのモデルを組み込んで、模型震験点はある。が、以下の、煎を考慮するとこのモデルを建あるいは実験構造物の沈下解析を行う予定である。物の沈下予測に適用することは可能と考えられる。一74一8
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- タイトル
- 弾塑性有限要素法による補強した地盤の支持力実験の解析
- 著者
- 大河内保彦
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 75〜76
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33420
- 内容
- 第28圓二i：質工学研究発表会旺一14（神戸〉 平成5隼6月29 弾塑牲有限要素法による補強した地盤の支持力実験の解析東急建設㈱技術研究所 正員 大河内保彦1。はじめに 筆者は、模型実験土槽を用いて、棒状補強材による補強した地盤上の基礎の支持力実験を行ってきた1）。また、その実験結果について弾塑性有限要素法によるシミュレーションを行ってきた2）。 今回は、補強材のモデル化を平面要素及び、トラス要素、梁要素で行い、その結果を実験結果と比較したので報告する。2．解析方法 解析対象は、水平地盤で、密詰め（Dr≒90％〉とした豊浦砂上での平面歪支持力実験である。荷重傾斜角度は、約i5。とした。補強材は、アルミニゥム板（厚さ三囲、幅10．8㎜、長さ200㎜）を用い、園一δ魯王5。1に示すように30。の角度で、約10cmに一本配置し荷重た。 解析は、以下のような条件で行なった。降伏関数はMollr−Coulo曲、塑性ポテンシャルはDrucker−P63c醗ragerの混合型を用い、地盤のパラメータは全てのケースで同∼とした。ヤング率は、模型土槽で実王Oc醗施したミニチュァプレッシャーメータのデータの8倍とし、層1攣1約10c憩毎に設定した。ポアソン・比は0．β騙一30。3とし、φ蹴45。（低圧三軸試験を行って求めた）、Ψ＝15。とした。なお、平面歪みで解析をおこなっているため、補強材の断面性能は、単位奥行当たりに換算した。図畦 補強材の配置 解析ケースは、以下の6ケースとした。生）無補強。2）平面要素で補強材を表現するためのメッシュ（以表一！補強材モデル化の評価下一30。メッシュと呼ぶ）を用いた無補強。3〉平薦要素で補強材とEAを合わせた場合。4）平面要素で補強材とEIを合わせた場合。5）トラス要素で補強材を表現した場合。EAEI3皿＞4く躍5〉 要素分割は、ケース三）、5〉、6〉とケース2〉、3〉、4）の二つのパターンを胴いた。上記のケースについて、補強材のモデル化の評価を表一1に示す。蹴なし6）梁要素で補強材を表現した場合。ケース備膚補強材設置方向のみ に交 あ6）＝瓢節点でのみ平面要素 と連売3．解析結果 図一2に実験結果と、無補強の場合の解析結果を澄：皿現実の補強材と同一、＞過大、く過小Numerical S㎞目lat三〇n ofBea点ng Capacity Test ofModel Foo憤ng on Reinforced GfouEd by Elasto−Plastic Fi繍eElement Method：Yasu翁lko OkocbiぐrokyロCons騰cdo准Co．Ltd，1ns痴ute ofTechnology）一75一 して約25％の剛性の増加が見られる。なお、平面要素の要素分割の影響を調べるために、ケースi〉、は、メッシュ依存性によって剛性が約7％増加しているため、注意が必要である。解析は、両ケースとも実験結果の無補強の場合よりも鰯性が低く、ノ0、7ノ ’’0．6’，2〉も岡図中に承した。一30。メッシュのケース2〉でO、8瑠o．5， ’筋o。4中実験無捕強ノノ”冒o．3｝繍螢ケース1）ノノ0．2ケース210，i oその意味では安全側の解析結果となっている。．5 2 2．5 3 3．5 4 4り5O O．5 沈下量（阻ウ 次に図一3に解析結果をまとめて示す。この結果鴎一2 実験結果と無補強時の解析結果を見ると、補強材のモデル化によってその効果が異なっていることがわかる。このため、沈下量i．5o．8㎜付近での補強効果を計算し、図鴫に示した。ノ0．ア’は、梁要素が最も補強効果が高く、トラス要素が最も低いという事がわかった。平面r要素でEAを合禦0．5’ノ ノκ為O、4一一ケース1）一一ケース2）’ ノ ’ノ冨O．3ノノ一ケース3）｝ケース4〉0、2わせた場合、このメッシュでは、EIが80倍弱になることを考えると、平薦要素を耀いたケース3）、ノ， この結果、実験が最も補強効果が高く、解析で0．6ケース5）鼎ケース6）0町I oo o．54）の補強効果が意外に小さく、また、差も小さい。 トラスの補強効果が小さい事は、予想通りであったが、実験と比較してもその効果をうまく表，522。533．544，5 沈下量（磁図一3 各ケースの解析結果わしていない。この事からも、今回のような補強方法の場合は、曲げ剛性がその効果に大きな影響を与えること、解析的にもその考慮が可能なモデル化が必要な事がわかった。 図鴫 沈下L5mm時の補強効果4．まとめ 補強した地盤上の模型基礎の支持力実験結果を、弾塑性有隈要素法を用いてシミュレーションを行なった。この際、補強材について4種類のモデル化を行なった。この結果次の事がわかった。三）無補強の場合、解析の方が変形が大き目にでており、安全側である。2〉解析では、一般に補強効果が実験より小さい。3）梁要素を用いた補強材のモデル化が今回のシミュレーションでは、最も実験結果を良く表現する。 梁要素はシミュレーションには使いやすい要素であるが、数学的には、平面要素と節点での連続性しか持たない。今回の結果では、梁要素を用いた結果が最も良好であったが、弾塑性解析の場合にも、問題が生じないかどうか、今後検討する予定である。5．参考文献三〉大河内：補強地盤上の基礎の支持力・変形特性，第26回土質工学研究発表会，ig9！2）大湾内＝模型実験土槽による補強した地盤の支持力実験と解析，第45回土木学会葎次学術講演会，1990一76一
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- タイトル
- Bearing Capacity of Softening or stress Dependent Frictional Materials
- 著者
- Ｊ．ＥＤＩＲＩＳＩＮＧＨＥ・八木則男・榎明潔・矢田部龍一
- 出版
- 第28回土質工学研究発表会講演集
- ページ
- 77〜78
- 発行
- 1993/05/25
- 文書ID
- 33421
- 内容
- +'" 2 8( ii] ,30;J;" *(: L #f*if,'"')izj5:^=E -3f'_ 6 JlBearing Capacity of Softening or Stress Dependent Frictional MaterialsN. Yagi, R. Yatabe & O J. Edi isinghe Ehime UniversityM. Enoki Tottori UniversityINTRODUCTION: For the purpose of analyzing stability problems, a method is proposed by the authors namedas Generalized Limit Equilibrium Method (GLEM). As the name itself implies, the method is based on LimitEquilibrium Method (LEM) using force equilibrium and energy equilibrium. Appropriateness of the methodand modifications for various practical problems have already presented through series of papers.The authors have already shown that LEM can give solutions of other methods such as slip line method,10wer bound nlethod, etc. assuming the boundary oonditions properly. In the same way, it is clear that LEMcan give solutions of elasticity problems as well. Therefore, LEM should not categorized as an rough method,but should be modified to input relevant parameters to solve necessary problems.In the Present paper, a method for determining bearing capacity of softening or stress dependent materialground using the GLEM is presented. In the analysis of sofiening feature, peak and residual values ofc(intemal angle of friction) is used for calculating the slip surface and the bearing capacity respectively. In theanalysis of stress dependency feature, corresponding values of c along the slip surface according to a givenrelationship between stress level and the tp is used. There is no guarantee to give exact answers for all theproblems but lirnit values or approximate values can be obtained by this method for practical purposes.ANALYTICAL METHOD: GLEM is used for analysis. The main feature of this method is, failure conditionis considered both on base and interblock planes for the assumed failure mechanism. Statically admissiblestress field and kinematically admissible displacement rate field are obtained for it. Finally an optimizationprocedure is used to find the optirnum shape of the slip surface and the corresponding objective function.Since the given space is limited and the detailed descriptions were presented in previously published papers,further details about the method is omitted here. Publications listed under references and recent proceedingsof annual conferences of JSSMFE are recommended to find the more details about the method.SOFTENING MATERIAL:Overconsolidated clay or dense sandshows a peak shear stl'ength ata 4"furtherstraining "as 3shown by2continuous line in the Fig. 1-a. Thatfeatureis called softening. In a 3triaxial test element, when the stresscertain strain and decrease with4 1e,(nstate reach the peak value, slip planeStrain(b)(a)can be observed at a certain anglecorresponding to the cp (PeakFig. I Stress level on a siip surfacevalue). Further straining results todecrease the normal stress while keeping the slipdirection unchanged. Tuough the triaxial element is c = o.o tf/m2i37.16/m2small to generate the total slip plane within a smallrange of strain, in field problems like bearing q =,o tf/m3 .94 tf/mcsl=40.cbc=40___ csi=40,cbc=30cs =30,cb0=30capacity or earth pressure, Iarge strain range has to .be followed to generate the total slip plane. If abearing capacity problem is considered on a groundc=40of softening material, after generating the total-A 1.L *failure plane as shown in the Fig. 1-b, oorresponding c*1 = c cor esponding to slip surrfacecP = 40c* = 30strain states on the failure surface can be roughly cb*= ccorresponding to bearing oapacityshown in the stress-strain curve as shown bynumbers I 4.Since the stress state frorn I to 4 reach peaklevel at different instances, when the stress state at 4Fig, 2 Variation of bearing capacity due to peakand residua! vaiues of cbecomes peak that at I can be close to residual as shown in the Fig. l-･a. Therefore in this analysis it isassumed that the slip plane is govemed by the cp While the bearing capacity depends on the tpr (residualvalue).77- IJsing GLEM, a bearing capacity problem as shown in the Fig. 2 is analyzed as follows. First the optimumslip surface was determined using the cp , In the next step, using the slip surface determined in the previousstep and cr ' the correspondillg bearing capacity is calculated. Those two are assumed to be the maximu;n andthe minimum of the corresponding bearing capacity. The least possible value of the bearing capacity can beobtained by assuming the slip line and the bearing capacity both depend on the cr ' Analyzed results areshown in the Fig. 2. In actual situation range of values of c should be used on slip plane depending on thestrain level. The calculated bearing capacity is clearly approximate value assuming an idealized stress-strainrelationship as shown in dotted lines in Fig. 1-a. Therefore it should be noted here that the purpose ofpresenting this method is to show the possibility of considering softening in LEM.40STRESS DEPENDENT MATERIAL : It is known that the value ofc 35-･ ･:> : e!Jj' ' "e f?¥cc jdepends on various factors. In this section variation of that on stress:=j +e =t ?olevel is considered to calculate the bearing capacity. In classical LEM ao 'analysis a constant value of tp is used along the slip line. In the present c"" '"' ･ t.e ¥/c. l ?:e c*'of, spaper, results of an attempt made on taking the stress level dependency 2s- j ; ･- .on the c into consideration is discussed.A variation of ip with the stress level is used in this analysis based 20on some experimental values as shown in the Fig. 3. Even it is possible15to input the variation as it is, for the sake of simplicity a simplified o500ioooi500linear variation as shown by dotted lines in the Fig. 3 is used. aAnit/m"iterative procedure is used to calculate the tp oorresponding to theFig. 3 variation ot c with stress ievelstress level on slip planes according to the given function and from thatcalculated value of ip again the stress level is calculated. The procedure is repeated until a certain accuracyis reached. Finally the bearing capacity is calculated for that system.Two bearing capacity problems have solved using the explained procedure as shown in the Fig. 4.According to that the variation of the bearing capacity assuming a constant value of and using thedependency feature, for large footings it is much effective cornpared to the small footings.1 371 .6 tf/m2208.82 - o = o,o tf/m2c =tr/o.o rflm3Y=2.0ttlm3Y=2.0tf/mq = 1,0 tf/m2 q = 1.0 ff/m2195.1 tfl:22 2932.0 ff/m(5s2) e) qs :,¥ ¥ L cF);tdP:ip)/c constan co/¥ ¥.]6)'g)f(5"corresponding c value c vary with stress ¥ ¥:: : 339.86 g.76 ss.1l )fgb' e)e;9¥ ¥3'??T.v r:66on surtaceFig. 4 Varintion of lhe bearing eapaci es of two footings due to change of stress levet atong the s ip lineCONCLUDING REMARKS: The method proposed by the authors, GL,EM is used to analyze the bearingcapacity on a softening or stress dependent material ground. Though the answer is not exact, approximatevalue can be obtained by this method for practical purposes The idea behind presenting this paper is to showthe possibility of extending the limit equilibrium method to handle more cornplicated problems and to discussabout the necessity in developing the limit equilibrium method since it is a good and simple tool for practicalengineers as well as for researchers,REFERENCE:S:i)Enoki, M.et. al.(1991-a): "Generalized Limit Equilibrium Method and its relation to slip line method ", Soilsand Foundations, Japan, Vol.31 (2), l-13. ii)Enoki, M. et. al. (1991-b): "Relation of L,imit EquilibriumMethod to Limit Analysis Method", Soils and Foundations, Japan, Vol.31 (4), 37-47.-78-
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