応力レベルの相似性に着目した粒状材料の新しい縮尺模型実験手法の開発

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本研究の目的は、安価で簡便な室内要素試験と小型模型実験結果から、原位置の挙動を予測し得る新しい縮尺実験手法を構築することである。すなわち、プロトタイプの挙動を、簡便な小型モデルで近似した模型実験を行い、荷重強度を初期平均主応力でノーマライズすることにより、縮尺スケールと応力レベルの相似性を同時に満たすような新しい縮尺模型実験手法の開発を行うものである。本年度は、スコリア、早川河口砂の2つの自然堆積砂礫試料に対して、不攪乱・攪乱試料の非排水・排水三軸圧縮試験を行い、steady-stateについて、粒子破砕域を含む広範な圧力下で検討し、さらに実験室内で調整した攪乱試料の結果との比較を行った。その結果、実地盤より採取した自然堆積のスコリア、早川河口砂のsteady-state lineは、排水条件、不攪乱・攪乱試料の違いによらず、粒子破砕域にまでおよぶ広い圧力範囲において、e-logp'平面上でそれぞれ同一な直線上に収束することが明らかにされた。また、得られたsteady-state lineを用いて、この線と平行となるような異なる2つの間隙比に調整した供試体で三軸試験を行い、得られた応力-ひずみ関係を初期圧密応力で正規化することにより、要素において相似則の成立することを確認することができた。来年度は、支持力問題について、相似則の確認を行う予定である。すなわち、steady-state lineを用いて、重力場の支持力実験結果を初期平均主応力で基準化し、スコリア、早川河口砂地盤で行ったプロトタイプスケールの支持力遠心実験結果と荷重-沈下挙動について比較を行う。そしてさらに、他の地盤工学の境界値問題(斜面安定、土圧等)や遠心模型実験での検証を行い、本手法の有効性と一般性を確認していく予定である。