土の変形係数とポアソン比を求めるための実用的な平板載荷試験機の開発

半無限一様弾性地盤や半無限多層弾性地盤が表面に垂直荷重を受けたときの地盤内応力や変位を解析する周知のブーシネスクの問題やバーミスターの問題の解析のためには,各層のヤング係数やポアソン比が必要なパラメータとなることが多い.一方,ダムや堤防,擁壁などの土構造物で理論解析解が存在しない問題を解析するために,有限要素法によって弾性解析する場合にも対象とする物体のヤング係数やポアソン比を与える必要がある。しかし,明確な根拠や実験データに基づいて両者の値が与えられる例はまれである.締固め土の変形係数は,一般に一軸圧縮試験での応力-ひずみ曲線から得られる割線勾配や接線勾配から推定されるが,そのときはポアソン比は0とみなされる.土のポアソン比を測定するためには,測定装置と実験手続きが一軸圧縮試験より格段に複雑な三軸圧縮試験を行わなければならない.筆者は過去に円筒モールドに締固められた土に対して平板載荷試験を行うことによって,締固め土の変形係数とポアソン比の両方の値を評価できる方法を見出しそれを報告した.その内容は,載荷円板とモールドの寸法比が異なる2つのモールドに同じ条件で締固められた土に対して繰り返し平板載荷試験を行い,そのときの荷重強度と加圧板のたわみの関係を理論解析解にあてはめるものである.その際,大型のモールドを使用すれば測定精度は良好である.しかし,実験の準備に多大の労力を要するため,多様な条件のもとでの実験を行うのには効率的でない.この度の科研費による研究の目標は,小型モールドを使用した実験の測定精度を向上させることであった.その目標はある程度達成できたので,次年度はこの実験装置を用いて実験データを積み重ねることを計画している.

半無限一様弾性地盤や半無限多層弾性地盤が表面に垂直荷重を受けたときの地盤内応力や変位を解析する周知のブーシネスクの問題やバーミスターの問題の解析のためには,各層のヤング係数やポアソン比が必要なパラメータとなることが多い.一方,ダムや堤防,擁壁などの土構造物で理論解析解が存在しない問題を解析するために,有限要素法によって弾性解析する場合にも対象とする物体のヤング係数やポアソン比を与える必要がある。しかし,明確な根拠や実験データに基づいて両者の値が与えられる例はまれである.締固め土の変形係数は,一般に一軸圧縮試験での応力-ひずみ曲線から得られる割線勾配や接線勾配から推定されるが,そのときはポアソン比は0とみなされる.土のポアソン比を測定するためには,測定装置と実験手続きが一軸圧縮試験より格段に複雑な三軸圧縮試験を行わなければならない.筆者は過去に円筒モールドに締固められた土に対して平板載荷試験を行うことによって,締固め土の変形係数とポアソン比の両方の値を評価できる方法を見出しそれを報告した.その内容は,載荷円板とモールドの寸法比が異なる2つのモールドに同じ条件で締固められた土に対して繰り返し平板載荷試験を行い,そのときの荷重強度と加圧板のたわみの関係を理論解析解にあてはめるものである.その際,大型のモールドを使用すれば測定精度は良好である.しかし,実験の準備に多大の労力を要するため,多様な条件のもとでの実験を行うのには効率的でない.この度の科研費による研究の目標は,小型モールドを使用した実験の測定精度を向上させることであった.その目標はある程度達成できたので,次年度はこの実験装置を用いて実験データを積み重ねることを計画している.