堆積軟岩地盤のひずみの局所化を伴う進行的破壊の研究

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堆積軟岩地盤の支持力を合理的に算定するためには、軟岩材料のピーク後の軟化時のせん断層の応力〜ひずみ関係を正確に測定し、それを定式化することが必要不可欠である。本研究ではせん断層の応力〜ひずみ関係の掌握を念頭に置き、そのための実験機の試作、および典型的な実験結果を得るところまで、単年度で遂行した。具体的には、まずはじめに軟岩用の平面ひずみ圧縮試験機を試作した。軟岩は通常の土質材料と比して、もともと剛性が非常に大きいために、破壊時に大きな弾性エネルギーの解放が現れる。このため、新たに高要量の高剛性の載荷枠を試作した。また、三軸セルもローラー付ペデスタルを開発する事により、せん断層も拘束無く発生でき、さらにこのことより載荷軸に無理な偏心荷重が加わらないように改良を施した。また、軟岩材料を高圧下において実験が行えるように、高圧サーボ弁をもちて30kgf/cm^2までの圧力が安定して供給できるシステムも新たに作成した。次にこれらのシステムを用いて、実際に平面ひずみ圧縮試験を行った。実験はブロックサンプリングで採取された、乱れの少ない均質な堆積軟岩試料を用いた。一連の実験ににより次の成果を得た。(1)堆積軟岩において、せん断層発生後のせん断層内部での横ずれ量とせん断層に垂直なダイレイタンシー量を求めることに成功した。(2)それに付随して、せん断層の入っていない部分では、弾性除荷が起こっていることを性格に測定する事にも成功した。(3)堆積軟岩の場合、ピーク荷重付近でせん断層が発生し、残留状態に達するまでに、横ずれ量は約1mm,ダイレイタンシー量は約0.5mmであることが判明した。(4)せん断層内部の堆積膨脹は、残留状態でも明確に認められた。また、軟岩の実験結果を用いて軟岩地盤のモデル化を試み、新たに構築したワークステーションのシステムにより、変形予測解析も同時に行った。