平面ひずみ条件下における粘土の挙動に関する研究

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パソコンによって自動計測・自動制御が可能な平面ひずみ試験システムが構築でき、カオリン粘土を用いた力学試験を行った。実際に行った試験は、主に飽和粘土の非排水繰返し平面ひずみ試験であるが、この結果、平面ひずみ条件における粘土の非排水繰返し載荷挙動について、次のような特性が明らかになった。1.非排水繰返し強度特性については、平面ひずみ条件の方が三軸条件より10%程度大きい。2.非排水繰返し変形特性については、平面ひずみ条件では三軸条件に比べて、(1)初期段階の間隙水圧の発達が大きい、(2)急激な軸ひずみの増大を伴って破壊に至る、などの違いが存在する。3.非排水繰返し破壊のモードには、載荷時に応力状態が降伏曲面に到達して破壊する場合と、除荷時に軸差応力の反転が生じて破壊する場合とがある。4.降伏型の破壊をする場合、限界状態応力比や発生する間隙水圧などの静的パラメータが、繰返し載荷挙動においてもほぼ一致する。5.中間主応力の発現はせん断ひずみに大きく依存し、また、破壊時の中間主応力係数(b値)は非排水静的せん断などの場合とほぼ同じ値の0.30程度になる。以上のように、本研究により、平面ひずみ条件と(軸対称)三軸条件において、拘束条件の違いが及ぼす粘土の強度・変形特性の違いが明らかになった。今後はさらに試験を追加し、変形特性の定量化をめざすとともに、構成則への適用も考えていく予定である。