AE計測による土粒子構造変化のリアルタイム把握に関する研究

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土の変形・強度特性を研究するとき、初期土粒子構造の違いや、せん断帯発生のようにせん断中の構造変化による変形・強度特性変化は、非常に重要な問題である。本研究では、粒状体が外力を受けて、変形し破壊に至る過程で、どのように土粒子構造が変化するのかを、アコースティックエミッション(AE)計測によりリアルタイムで計測できる手法を確立しようとしている。今回は研究の第1段階として、中空円筒ねじり試験機にAE計測器を取り付け、砂が液状化現象を生じる過程で、どのようにAE特性が変化するのかを計測し、AE特性と砂の変形・強度特性との関係や、AE特性と土粒子構造変化との関係を検討しようとした。中空円筒ねじり試験機は今年度試作したため、複数点でのAE計測を実施する前に、供試体下部でAE計測を行った。土粒子構造の変化を検討するため、供試体作成時に試料落下方法を変化させ、土粒子構造が異なる供試体を作成し、単純せん断試験及び非排水繰り返し試験を実施して、液状化過程の変形特性の変化とAE特性の関係を検討した。研究結果は研究発表一覧に示すようであるが、初期土粒子構造が異なる供試体では、せん断時の体積変化特性が大きく異なるが、強度特性は大きく変化しない。また、AE計測から決定される降伏曲面の形状については、初期土粒子構造の変化による影響が見られない。一方、非排水繰返し試験中のAE計測から、せん断応力履歴の影響は顕著であり、繰返しせん断中に降伏応力が先行するせん断履歴の影響を受けて様々に変化し、移動硬化の現象が明らかであるなどの結論が得られた。これらの成果はまだまだ基礎的知見に留まるが、初期構造異方性や応力誘導異方性の事象を研究していく上で役立つものと考えられる。