粘性土の非排水繰返し平面ひずみ挙動に関する研究

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本研究ではまず,これまで用いてきた自動制御・自動計測三軸試験システムを拘束圧の自動制御に加えて軸圧も自動制御できるように改良し,平面ひずみ用のキャップ・ペデスタル・拘束枠も新たに作製した。これにより,任意の応力径路による圧密制御や応力制御による軸圧載荷が可能となり,平面ひずみ試験も行えるようになった。この試験システムを用いて行った試験の種類は,静的せん断試験,クリープ試験,繰返し載荷試験の3種類であるが,試料として粘土を用いているため,すべて非排水条件で試験を行っている。最初に行ったひずみ制御による非排水静的せん断試験については,粘土の基本的な力学特性を確認しながら本研究で必要となる基礎データを得た。次に行った非排水クリープ試験は,圧密した供試体に非排水条件で一定の軸圧を載荷するものであるが,この試験の結果,非排水クリープ挙動は初期の変形過程・中盤の収束過程・終盤の変形加速過程の各段階に分類できること,非排水クリープ強度は非排水静的せん断強度にほぼ一致することなどが確認された。最後に行った非排水繰返し載荷試験は,上述の非排水クリープ載荷を行った後,軸圧のみを矩形波で振動させるもので,発生する過剰間隙水圧などが供試体内で不均一にならないよう載荷周期は約1000秒とした。その結果,クリープ変形が落ち着いた後でも繰返し載荷によって急激に変形が増大する場合があること,非排水強度を越えない繰返し載荷であっても試料が破壊に至る場合があることなどがわかった。また,先の非排水クリープ試験の結果も考慮すると,非排水条件での静的・繰返し載荷では,発生する過剰間隙水圧の値が拘束圧の70%程度を越えると試料が破壊に至る可能性が高いことがわかった。なお,中間主応力については,限界状態でのb値がいずれの試験においても約0.3と,従来より得られている値に一致することもわかった。