破砕性砂質土における側方応力の発現機構に関する研究

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まさ土やシラスなどの地盤や,海洋構造物が建設されるカーボネイト地盤では,高いせん断強度を有するにも拘わらず,低い支持力しか発現しない杭基礎の支持力が問題となっている.その杭基礎の支持力の評価には,破砕に伴う圧縮特性および地盤内応力分布を把握することが重要である.本研究では,応力分散や杭周面に働く拘束力に関与している側方応力の発現機構に着目し,一次元圧縮下での土の破砕性やそれに伴う圧縮性が静止土圧条件下で側方応力の発現にどのように関与しているかを実験的に検討した.まず,側方応力の測定を可能とした一次元圧縮試験装置を試作した.(装置の工夫は次の事項である.1)圧縮リングは周面摩擦を軽減する浮動タイプとする.2)側方応力は軸対称に配置しねじ込みの圧力計によって測定する.) 試験条件は,粒子骨格の圧縮性を一つのパラメータとして,カーボネイト系砂,シラスおよびシリカ砂を供試体に使用し,骨格構造として初期間隙比および供試体作成方法を変化させた.得られた知見は以下のような事項である.1)砂の圧縮特性は粒子骨格のすべりによるダイレイタンシーと粒子自身の破砕によって生ずる体積減少の2つのメカニズムにより,体積変化の生じ方の違いは側方応力の発現の違いに顕著に現れる.2)初期構造の密な砂および粒径の大きい砂ほど,初期の側方応力は多少大きいことが明らかとなった.しかしながら,いずれの初期間隙比においても圧縮指数が最大となりうるような十分に高い応力域では,側方応力は一定値に収束するようである.また,初期間隙比がほぼ等しい供試体は処女載荷状態であればほとんど圧縮特性には影響しないこともわかった.3)粒子破砕が問題となる高い拘束圧下における微小変形領域では,粒子間摩擦による抵抗力の発現よりも粒子の破壊(粒子破砕)強度が小さいため,従来のK_O値算定法を修正する必要がある.ここでは,ストレスダイレイタンシー関係を考慮した弾塑性構成モデルからの算定を推奨した.