AEを利用した破砕性地盤における杭の先端支持力発現機構とその評価に関する研究

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顕著な破砕性を有する石灰質地盤において,通常の砂地盤に比べ杭基礎の支持力は低いこと,明確な極限支持力が観測されないため評価が困難などの問題が生じている.そこで,支持力の発現過程を把握しその過程を評価するための一手法として,アコースティックエミッション(以下,AE)測定による破砕性地盤の支持力発現に関する地盤の挙動追跡とその評価を目的に本研究は遂行された.なお,AE測定は地盤の破砕性を利用し,杭の載荷試験における先端支持力発現過程とその過程で生ずる粒子破砕の音エネルギーとを結びつけようとする試みであり,支持力評価の重要な手がかりとするものである.昨年度,単粒子破砕試験および三軸試験によって粒子破砕およびAE特性関係を把握し,粒子が破砕する音に着目すれば,要素の降伏特性をAE特性によって把握できることがわかった.本年度は,杭の載荷試験装置にAE測定システムを製作し,精度の良く測定できるよう載荷装置全体の音環境を整備した.半径15nm,高さ40cmの軸対象三軸応力状態を再現できる模型地盤を用いたが,破砕音の伝播を計測することは現段階の技術では困難であることが判断された.これは,半径2.5cmの三軸供試体レベルであれば,砂の微弱な降伏特性を観測できるが,15cmともなれば微弱な音の伝播が供試体の内部で吸収されるためであろうと考えられた.また,鋼管の内部に設定することを試みたものの載荷データの影響を受けるため,破砕音は観測できなかった.そこで,模型地盤の段階毎の掘削によって地盤の破壊モードを観測した.先端支持力で極限支持力を示す場合には粒子破砕に関わらず杭先端が球根状となり,球根の形状,大きさが圧縮性や初期応力状態によって異なることが明かとなった.そこで,球根状の破壊モードについて圧縮特性を組み込んだ球状膨張理論を適用した支持力推定は,実験結果を概ねうまく評価できることがわかった.