主応力測定をする土の単純せん断試験方法と土の単純せん断変形での強度・変形特性の研究

1.中空円筒型供試体の内圧と外圧と軸力の三者を独立に制御して、「せん断方向に平行な全ての面は大きさと形を変えず、かつ回転しないで主応力方向が変形とともに回転してゆく」単純せん断試験を自動的に実施できる試験システムを開発した。この試験では通常の単純せん断試験や直接せん断試験と異なり、全ての主応力δ_1、δ_2、δ_3の大きさと方向を正確に測定しながら単純せん断試験を実施できる。その試験結果から次のことが判明した。(1)砂の構造の異方性のために、主応力方向が堆積面となす角度を考慮して単純せん断試験での変形・強度特性を検討する必要がある。(2)単純せん断試験での主応力方向の回転はせん断初期のせん断ひずみがおおよそ1%になる前に終了してしまっている。それよりひずみレベルでの単純せん断試験での変形・強度特性は、「主応力方向が堆積面方向となす角度が単純せん断試験の場合と同一な平面ひずみ圧縮試験」とほぼ一致する。従って、単純せん断試験による砂の強度は、「δ_1方向が堆積面と直交している通常の平面ひずみ圧縮試験」での強度よりも小さい。(3)通常の単純せん断試験や直接せん断試験での測定される水平面でのせん断力τと直応力δ_nから求めた摩擦角φ_<ds>=arctan(τ/δ_n)_<max>は、本来の内部摩擦角φ=arcsin{(δ_1-δ_3)/(δ_1+δ_3)}_<max>よりも10〜20%小さい。2.平面ひずみ圧縮試験とねじり単純せん断試験での単調載荷時での砂の変形特性をひずみレベル10^<-6>から調べた。その結果次のことが明らかになった。(1)繰返し載荷試験では、等価せん断剛性率G_<eq>=「せん断応力振幅」/「せん断ひずみ振幅」は10^<-6>〜10^<-4>のひずみの範囲では殆ど変化しないことが知られていた。しかし単調載荷試験での割線せん断剛性率G_<sec>=「せん断応力」/「せん断ひずみ」は10^<-5>〜10^<-4>のひずみで約50%減少する。(2)10^<-6>〜10^<-5>では、G_<sec>とG_<eq>は殆ど一致する。

1.中空円筒型供試体の内圧と外圧と軸力の三者を独立に制御して、「せん断方向に平行な全ての面は大きさと形を変えず、かつ回転しないで主応力方向が変形とともに回転してゆく」単純せん断試験を自動的に実施できる試験システムを開発した。この試験では通常の単純せん断試験や直接せん断試験と異なり、全ての主応力δ_1、δ_2、δ_3の大きさと方向を正確に測定しながら単純せん断試験を実施できる。その試験結果から次のことが判明した。(1)砂の構造の異方性のために、主応力方向が堆積面となす角度を考慮して単純せん断試験での変形・強度特性を検討する必要がある。(2)単純せん断試験での主応力方向の回転はせん断初期のせん断ひずみがおおよそ1%になる前に終了してしまっている。それよりひずみレベルでの単純せん断試験での変形・強度特性は、「主応力方向が堆積面方向となす角度が単純せん断試験の場合と同一な平面ひずみ圧縮試験」とほぼ一致する。従って、単純せん断試験による砂の強度は、「δ_1方向が堆積面と直交している通常の平面ひずみ圧縮試験」での強度よりも小さい。(3)通常の単純せん断試験や直接せん断試験での測定される水平面でのせん断力τと直応力δ_nから求めた摩擦角φ_<ds>=arctan(τ/δ_n)_<max>は、本来の内部摩擦角φ=arcsin{(δ_1-δ_3)/(δ_1+δ_3)}_<max>よりも10〜20%小さい。2.平面ひずみ圧縮試験とねじり単純せん断試験での単調載荷時での砂の変形特性をひずみレベル10^<-6>から調べた。その結果次のことが明らかになった。(1)繰返し載荷試験では、等価せん断剛性率G_<eq>=「せん断応力振幅」/「せん断ひずみ振幅」は10^<-6>〜10^<-4>のひずみの範囲では殆ど変化しないことが知られていた。しかし単調載荷試験での割線せん断剛性率G_<sec>=「せん断応力」/「せん断ひずみ」は10^<-5>〜10^<-4>のひずみで約50%減少する。(2)10^<-6>〜10^<-5>では、G_<sec>とG_<eq>は殆ど一致する。