主応力方向やその回転に着目した砂の変形及び強度特性に関する研究

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地盤内の土要素に作用する主応力の方向は様々で、外力によって、主応力の大きさとともに変化する。地盤は堆積環境の影響を受け、異方的な構造を有しているため、地盤内の土要素の変形や強度は、主応力の方向やその変化に大きな影響を受けるものと考えられる。本研究は、(1)主応力方向の違いや主応力方向の回転が砂の排水・非排水せん断挙動に与える影響を明らかにすること、(2)主応力方向の違いが砂のせん断挙動に与える影響と砂の粒子形状との関連性について検討すること、(3)(1)より得られた砂のせん断挙動の特徴を表現できる実用性の高い構成式を提案すること、を目的とするものである。本年度は主として以下のような室内試験による実験的検討を行った。(1) 砂の粒子形状の把握・・・・・砂の粒子形状を現有する実体顕微鏡と画像解析システムとを用いて観察した。観察によって、粒子の扁平度(球形度)、角張度や表面粗度等を明らかにするとともに、主応力方向の違いが排水・非排水せん断挙動に与える影響との関連性を検討した。この検討結果は、構成式を開発する上で重要な情報を提供することになった。(2) 解析的検討・・・・・主応力方向の違いが砂の排水・非排水せん断挙動に与える影響を的確に表現できる実用性の高い構成式を提案した。ここでは、(1)の成果をふまえ、砂の構造異方性を評価する適切なパラメーターを検討し、そのパラメーターを導入することで弾塑性論の考え方に立脚した構成式を提案した。提案した構成式に含まれる材料定数の決定方法を示すとともに、その有用性を他の研究機関でなされた試験結果との比較により検証した。