砂地盤の崩壊挙動の解析的予測に用いる要素の歪軟化を含む応力〜ひずみ関係の研究

一連の平面ひずみ圧縮と模型支持力実験(二次元平面ひずみ条件)を同一の豊浦砂を用いて行った。平面ひずみ圧縮試験では【σ_1】方向と堆積面方向のなす角度を変えた実験を行った。更に、【σ_2】面の局所的な変位の分布を±2マイクロミーターの精度で測定しうるスペックル写真法を本研究で使用しうるように各種の技法の開発を行った。その結果、載荷に伴なう砂の供試体内のひずみ分布を詳細に知ることができ、ピーク応力以前から供試体内のひずみ分布はきわめて非一様であり、特にピーク応力直前に明瞭なせん断層が発生し、ピーク応力後ではせん断層の外側は弾性的な除荷状態になっていることを新たに定量的に知ることができた。従って、供試体平均ひずみを用いた応力〜ひずみ関係は客観的な物性をあらわしていないと言える。そこでせん断層を含む約5mmの幅の帯についての平均ひずみを定義し、それを用いた局所的応力〜ひずみ関係を【σ_1】方向と堆積面方向のなす角度の関数として定めた。模型支持力実験では5mm角の要素に対するひずみを詳細に測定し、上述の局所的応力〜ひずみ関係を用いて各点での動員された内部摩擦角φmobの分布を求め、これを用いて応力特性曲線法を用いてフーチング荷重を計算した。その結果、計算されたフーチング荷重は測定値とよく一致した。一方、平面ひずみ供試体の平均ひずみを用いた応力〜ひずみ関係を用いて上記と同様な計算をした所、測定値とは全く異った値となった。更に有限要素法で上記のプロセスをシミュレーションするためには要素のせん断層の厚さに対する相対的大きさに応じてその要素の平均的応力〜ひずみ関係は変えてゆく必要があるが、このことについての予備検討を行った。又、ねじりせん断試験で【σ_3】<0.5kgf/【cm^2】以下ではφmob〜(【Σ_1】-【Σ_3】)関係は【σ_3】の値によらないことが分った。これは解析に用いるべき構成式を著しく簡明にすると伴に、小型模型実験の意義を高めることになる。

一連の平面ひずみ圧縮と模型支持力実験(二次元平面ひずみ条件)を同一の豊浦砂を用いて行った。平面ひずみ圧縮試験では【σ_1】方向と堆積面方向のなす角度を変えた実験を行った。更に、【σ_2】面の局所的な変位の分布を±2マイクロミーターの精度で測定しうるスペックル写真法を本研究で使用しうるように各種の技法の開発を行った。その結果、載荷に伴なう砂の供試体内のひずみ分布を詳細に知ることができ、ピーク応力以前から供試体内のひずみ分布はきわめて非一様であり、特にピーク応力直前に明瞭なせん断層が発生し、ピーク応力後ではせん断層の外側は弾性的な除荷状態になっていることを新たに定量的に知ることができた。従って、供試体平均ひずみを用いた応力〜ひずみ関係は客観的な物性をあらわしていないと言える。そこでせん断層を含む約5mmの幅の帯についての平均ひずみを定義し、それを用いた局所的応力〜ひずみ関係を【σ_1】方向と堆積面方向のなす角度の関数として定めた。模型支持力実験では5mm角の要素に対するひずみを詳細に測定し、上述の局所的応力〜ひずみ関係を用いて各点での動員された内部摩擦角φmobの分布を求め、これを用いて応力特性曲線法を用いてフーチング荷重を計算した。その結果、計算されたフーチング荷重は測定値とよく一致した。一方、平面ひずみ供試体の平均ひずみを用いた応力〜ひずみ関係を用いて上記と同様な計算をした所、測定値とは全く異った値となった。更に有限要素法で上記のプロセスをシミュレーションするためには要素のせん断層の厚さに対する相対的大きさに応じてその要素の平均的応力〜ひずみ関係は変えてゆく必要があるが、このことについての予備検討を行った。又、ねじりせん断試験で【σ_3】<0.5kgf/【cm^2】以下ではφmob〜(【Σ_1】-【Σ_3】)関係は【σ_3】の値によらないことが分った。これは解析に用いるべき構成式を著しく簡明にすると伴に、小型模型実験の意義を高めることになる。