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、モデルとプロトタイプとの模型縮尺スケールと応力レベルの相似性を考慮した粒状材料の小型縮尺模型実験から、実地盤の支持力・変形挙動を精度良く予測できる新しい実験手法の構築を計り、これを小型重力場実験、遠心模型実験に適用することである。本年度の研究実績は、以下の通りである。(1)スコリア、早川河口砂の自然堆積試料と豊浦標準砂の3つの試料に対して、Steady state lineを三軸圧縮試験を実施することにより決定することができた。(2)現位置(プロトタイプ)の間隙比(e_p)、平均有効応力(p_p)、およびプロトタイプ試験に対する重力場の縮尺模型スケールNを決定し、現位置の状態(P)を定めた。この点Pを通り、状態パラメータψが一定となるSteady state lineに平行な線を求め、そして、これに相当するモデルの点Mと間隙比e_Mを決定することができた。(3)模型縮尺スケールと応力レベルの相似性を満たすような間隙比e_Mに調整して模型地盤を作成し、小型重力場支持力実験を実施した。支持力実験結果を初期平均主応力で基準化し、既に実施したスコリア、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、ならびに既往の豊浦標準砂の遠心実験結果荷重-沈下挙動、極限支持力について比較を行った。その結果、模型縮尺スケールと応力レベルの異なるモデル(小型模型)とプロトタイプ(実物モデル)に対して、三軸圧縮試験より求められるSteady state lineを用いて、応力レベルの相似性を考慮した粒状材料の小型模型実験の新しい縮尺実験手法を提案することができた。