重錘落下による衝撃力の発生機構と地盤の締固め機構

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土の動的な締固め方法に重錘落下による衝撃締固めがある.この手法は一般に,打撃エネルギーで管理されるが,これを構成する重錘質量,落下高,打撃回数が締固めに与える影響水準は同一ではなく,その締固め機構は必ずしも明確にされていない.本研究は,重錘が地盤に与える衝撃力に着目し,地盤打撃時に重錘に生じる衝撃加速度を測定した.まず土の種類,地盤密度と重錘底面形状が加速度波形,重錘貫入量および衝撃応力の減衰過程に与える影響を室内実験により調べ,次に小型,中型,大型,超大型(質量1.25kg〜25t)の重錘を用いた現場実験を行い,重錘規模の違いが加速度波形および地盤の締固めに及ぼす影響を調べた.まず室内実験から,(1)底面形状が平底以外の重錘では地盤面の膨張量が大きく,平底が締固めには最も有効であること,(2)加速度波形は土の種類によらず2つのピークを持ち,単位面積当たりの重錘質量に依存し,これが大きいほど加速度が小さく,衝撃持続時間が長く,第2ピークが卓越すること,(3)地盤密度の増加とともに加速度波形は放物線形に単純化すること,現場実験から,(4)小型〜超大型重錘による加速度波形は室内実験結果と同様に,単位面積当たりの重錘質量に依存するが,重錘規模が大きいほど衝撃持続時間が長く,第1ピークが卓越すること,(5)加速度の第1ピークは地盤の弾性挙動が主体となり,締固めには有効でないが,第2ピークが卓越する場合には地盤の塑性挙動が主体となり,締固めには有効となること,(6)最大加速度,最大打撃応力および重錘貫入量は,重錘規模によらず単位面積当たりの重錘質量と衝突速度を用いて表現できること,(7)室内,現場実験ともに地盤の締固め程度を表す重錘貫入量は運動量に比例することから,地盤の締固めは運動量に依存することが見出された.