砂の年代効果の実験時間5000倍圧縮の実現～結晶のオストワルド熟成の利用～

实现砂龄效应实验时间压缩5000倍~晶体奥斯特瓦尔德熟化的利用~

• 批准号: 22K18837
• 负责人: 林 和幸
• 金额: $ 3.99万
• 依托单位: Wakayama National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K18837/
• 关键词: 炭酸カルシウム; 年代効果; ボンディング; 液状化; 地盤液状化

現行のFL法は，実際は液状化しない地盤であってもしばしば液状化すると判定される(液状化強度が過小評価される)，大いに合理化の余地がある液状化判定法となっている。液状化強度を過小評価することの主な原因として，年代効果が指摘されている。年代効果による液状化強度の増加メカニズムは，微小地震や過圧密等により微視的粒子構造が安定化することと，化学的作用による粒子間の結合(ボンディング)の発達である。実際の地盤では，この2つが相互に作用し，液状化強度が増加していくものと考えられている。これらのうち，化学的作用によるボンディングが発達し顕在化するには，例えばシリカを主成分とした珪砂では100年あるいはそれ以上の年月がかかるため，その過程を再現する事は極めて困難であり，化学的作用による年代効果が液状化強度に及ぼす影響を調べる研究はほとんど行われてこなかった。そこで本研究では，炭酸カルシウム結晶の熟成効果に期待して，粒子そのものが炭酸カルシウムでできているサンゴ砂に着目し，養生期間確保の有無を変えたサンゴ砂供試体のCD試験を介してボンディング発達の有無を調べた。その結果，ピーク強度については養生期間による違いは確認できなかったが，せん断初期の剛性については，養生期間を設けることで明らかに増加する結果が得られ，その結果は炭酸カルシウムを人工的に粒子表面に析出させボンディングを形成した砂と同様であった。このことから，年代効果のうち，ボンディングの発達による液状化強度の増加メカニズムに対しては，サンゴ砂供試体を使用することで現象の再現時間を大幅に圧縮できる可能性があることが認められた。

当前的FL方法是一种液化性测定方法，即使在实际上没有液化的土壤中，它也经常被确定为液化（液化强度低估了）。年龄效应已指出是低估液化强度的主要原因。由于年龄效应而提高液化强度的机制是由于微生物量，过度固化等而导致的微观颗粒结构的稳定，以及通过化学作用通过颗粒之间的粘结发展。实际上，认为两者相互作用，从而提高了液化强度。其中，为了使化学键开发和表现出来，例如，基于二氧化硅的二氧化硅砂（主要成分）需要100年或更长时间，因此复制该过程非常困难，并且很少进行研究来研究化学年龄对液化强度的影响。因此，在这项研究中，我们专注于由碳酸钙组成的珊瑚砂，该珊瑚本身由碳酸钙制成，并检查了是否通过具有不同固化期的珊瑚砂样品的CD测试来开发粘结的发展。结果，根据固化周期的确认，峰强度没有差异，但是通过设置固化周期清楚地提高了初始剪切的刚度，结果与沙子相似，在该沙子上，碳酸钙在颗粒的表面上人为地沉积了碳酸钙以形成键。这表明，在年龄效应中，珊瑚砂样本的使用可能会显着压缩现象的繁殖时间，因为涉及由于粘结的发展而提高液化强度的机制。