固結力を有する地盤材料の三次元条件下における変形・強度特性

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構造物基礎の支持地盤の変形量を正確に予測するうえで、地盤の異方性がしばしば問題となる。本研究では異方性の評価に、高精度にひずみを測定できる角柱供試体を用いた三主応力制御試験装置が有効であることを示した。しかし、正確な三次元変形特性を評価するためには、鉛直・水平方向の載荷板と供試体の間に摩擦軽減層を設けて過剰な摩擦力が生じないように実施する必要があることが分かった。堆積軟岩を対象とした試験結果から微小ひずみレベルにおける弾性変形特性として次の点が明らかになった。対象とした2種類の試料は、原位置上載圧で等方圧密するとヤング率について顕著な固有異方性を示さなかった。すなわち原地盤の鉛直方向と水平方向のヤング率にあまり違いがない。これは、ひずみを載荷軸やキャップの変位から求めている従来の三軸圧縮試験によりしばしば得られる結果と異なる傾向である。しかし応力状態が変化すると、弾性変形特性は応力状態誘導異方性を示した。その結果は、ある方向Aに生じる直ひずみ増分dε_Aから定義するヤング率E_Aは、その方向に作用する直応力σ'_Aに基本的に依存すると考えると合理的に説明できる。すなわちE_A=f(σ'_A),E_B=f(σ'_B)のように表されることが明らかになった。一方でポアソン比は、軸対称の側圧一定下(σ'_x=σ'_y)では応力比σ'_z/σ'_xの増加とともに、ポアソン比ν_<zy>=-dε_y/dε_z,ν_<zx>=-dε_x/dε_zはやや増加傾向にあり、ν_<yz>=-dε_z/dε_yはやや減少傾向を示した。またひずみレベルが微小ひずみレベルより大きくなると、ヤング率と同様にポアソン比も非線形変形特性を示すことを明らかにした。これは局所的に高精度なひずみを測定して得られた知見である。従来の間接的測定な方法でポアソン比を評価し、これが一定となる部分を弾性変形領域と見なすことは不合理であることを示した。