遠心力光弾性実験による粒状体地盤内の応力伝播現象の解明

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1.遠心模型実験は、遠心力を負荷することにより小型模型内に大きな自重応力状態を再現することによって幾何学的相似性に加えて力学的相似性を考慮し得る利点を持ち、地盤振動問題への適用が精力的に試みられている。本研究では、1g場における乾燥砂水平地盤の振動実験結果との比較による、遠心力場における振動実験の相似則の適用性の実験的検証を試みた。その結果共振周波数、応答倍率特性とも両実験結果間で良い一致を得た。しかし1g場の実験結果と比較して、遠心模型実験では位相差増加の割合が鈍化し、特に高周波数域においてその傾向が顕著であった。この原因としては、せん断土槽の層間摩擦に起因する減衰の増加が考えられる。2.模型実験において、非破壊的な方法により模型地盤の物性を把握することは、実験の再現性を確認する上で有用である。せん断波速度は、材料剛性と密接に関係した重要な情報であるが、遠心力載荷実験における計測例は少ない。本研究では、圧電振動子を波動発信源とし、2つの加速度センサを受信部としたせん断波の計測システムを構築した。本システムの特徴は、波動発信源に廉価な素子を採用したこと、受信点の加速度波形を積分することにより速度波形が得られることである。観測された波形は、弾性波動伝播理論から得られる波形によく対応しており、本システムの有効性が理論的に裏付けられた。また、実験結果より、せん断波速度の拘束圧依存性が確認された。3.重錘の自由落下を利用した杭モデルの打撃システムを構築した。特徴は、ガイド・ロッドの異なる2断面にひずみゲ-ジを貼付し、ロッドを伝わるひずみ波形情報から、杭貫入時の地盤の動的抵抗を同定しようというものである。測定ひずみには多少のノイズの混入が避け得ない。そこで、パラメタ同定におけるノイズの簡易な修正法を考案し、その妥当性を標準貫入試験結果に照して確かめている。