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土質材料の評価方法

国内特許コード P08A013415
掲載日 2008年5月30日
出願番号 特願2006-169367
公開番号 特開2007-333707
登録番号 特許第4691663号
出願日 平成18年6月19日(2006.6.19)
公開日 平成19年12月27日(2007.12.27)
登録日 平成23年3月4日(2011.3.4)
発明者
  • 三隅 浩二
出願人
  • 国立大学法人 鹿児島大学
発明の名称 土質材料の評価方法
発明の概要

【課題】三軸供試体が比較的均質な状態であると考えられる応力レベルで、圧縮指数λをはじめとする土質材料の弾塑性パラメータを決定できるようにする。
【解決手段】せん断開始時点の比体積v0と平均主応力p´の異なる複数の三軸せん断試験を実施し、比体積v(土粒子の体積を1としたときの土全体の体積)、三軸供試体がせん断中に圧縮から膨張に転ずるときまでに発生した体積ひずみ量εVmaxとし、試験結果B、Cにおいて(εVmax)B=(εVmax)Cならば(v)B+λ(lnp´)B=(v)C+λ(lnp´)Cが成り立つとして、圧縮指数λを下式
λ=((v)B-(v)C)/((lnp´)C-(lnp´)B)
により求める。
【選択図】図4

従来技術、競合技術の概要


圧縮指数λは、粘性土の場合、標準圧密試験で求めた正規圧密線より決定することが一般的である。ところが、砂質土の場合、砂質土の正規圧密線を求めるために異常に高い圧力が必要となり(非特許文献1を参照)、このような異常な高圧に耐えられる試験装置を用いることは一般的ではない。また、このような異常な高圧が作用している現場は杭の先端ぐらいに限られ、やはり砂質土の場合、正規圧密線より圧縮指数λを決定する方法は一般的でない。



本願発明者等は、非特許文献2において、三軸せん断試験結果より砂質土の圧縮指数λを決定する方法を提案している。すなわち、正規圧密線と限界状態線の式は、比体積v、平均主応力p´として、それぞれv=N-λlnp´、v=Γ-λlnp´と表わされる。ここにN、Γはv~lnp´空間における正規圧密線と限界状態線の位置を決める。v~lnp´空間では、正規圧密線と限界状態線は互いに平行で、その傾きλが圧縮指数である。v~lnp´空間において、正規圧密線と限界状態線と同じ傾きを持つ平行線v=vλ-λlnp´を無数に引くことができる。vλはダイレイタンシー特性に関わるパラメータである。このときvλ=v+λlnp´はN、Γ同様それぞれの線の位置を決める(非特許文献1を参照)。



通常の応力レベルにおける砂質土の三軸せん断試験結果ではvλ<Γとなることが多い。そこで、せん断開始時点の比体積v0と平均主応力p´の異なる複数の三軸せん断試験を実施して、ピーク破壊時の応力比ηpeak´の等しい試験結果B、Cを得ることができれば、次の考え方により圧縮指数λを決定することができる。すなわち、(ηpeak´)B=(ηpeak´)Cならば(vλ)B=(vλ)Cである。vλ=v+λlnp´より、(v)B+λ(lnp´)B=(v)C+λ(lnp´)Cが成り立つ。v、lnp´はいずれも既知であるので、次式により未知パラメータλを決定することができる。
λ=((v)B-(v)C)/((lnp´)C-(lnp´)B)




【非特許文献1】J.H.Atkinson, P.L.Bransby, The Mechanics of Soils, McGRAW-HILL Book Company (UK) Limited,pp.235-291,1978.

【非特許文献2】三隅浩二、秋吉智文ほか、三軸せん断試験による砂質土の圧縮指数の決定、土木学会西部支部研究発表会講演概要集III-048、pp.463-464、2006.3.

【非特許文献3】中井健太郎、構造・過圧密・異方性の発展則に基づく土の弾塑性構成式の開発とその粘土、砂、特殊土への適用性に関する基礎的研究、名古屋大学学位論文、pp.1-65、2005.3

【非特許文献4】三隅浩二、木村裕樹ほか、三軸せん断試験による砂質土の静止土圧係数の決定、平成18年度土木学会全国大会第60回年次学術講演会講演概要集3-081、pp.161-162、2005.9.

産業上の利用分野


本発明は、三軸せん断試験による土質材料の評価方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
せん断開始時点の比体積v0と平均主応力p´の異なる複数の三軸せん断試験を実施する手順と、
比体積v(土粒子の体積を1としたときの土全体の体積)、三軸供試体がせん断中に圧縮から膨張に転ずるときまでに発生した体積ひずみ量εVmaxとし、試験結果B、Cにおいて(εVmax)B=(εVmax)Cならば(v)B+λ(lnp´)B=(v)C+λ(lnp´)Cが成り立つとして、圧縮指数λを下式
λ=((v)B-(v)C)/((lnp´)C-(lnp´)B)
により求める手順とを有することを特徴とする土質材料の評価方法。

【請求項2】
前記三軸せん断試験は、平均主応力一定排水三軸せん断試験であることを特徴とする請求項に記載の土質材料の評価方法。

【請求項3】
前記三軸せん断試験に先立って、三軸供試体に載荷と除荷を繰り返す静的載荷による攪乱を与えることを特徴とする請求項1又は2に記載の土質材料の評価方法。

【請求項4】
前記繰り返し載荷を被った三軸供試体から得られた一連の試験結果(第1グループの試験結果)より、土質材料の弾塑性パラメータとして、限界状態パラメータM及Γ、ポアソン比ν´、圧縮指数λ、膨潤指数κ、及び正規圧密線の位置を決めるパラメータNを求めることを特徴とする請求項に記載の土質材料の評価方法。

【請求項5】
前記第1グループの試験結果より求められた弾塑性パラメータを用いて、式(3)の降伏関数F=0より、上負荷面と正規降伏面の大きさの比R*=py´正規降伏面/py´上負荷面=R*0=1、U*=dR*/dεSp=0として、式(5)、(6)を用いて上負荷面と下負荷面の大きさの比R=py´下負荷面/py´上負荷面を求める手順と、
体積ひずみ増分dεV、せん断ひずみ増分dεS、平均主応力増分dp´、軸差応力増分dq、D=(λ-κ)/(Mv0)、Λ=1-κ/λ、N´=3(1-2ν´)/(1+ν´)、ψ=dεVp/dεSp=(M2-η´2)/(2η´)、平均主応力p´、応力比η´=q/p´した弾塑性構成式(1)、(2)、(4)を前記第1グループの試験結果にあてはめることにより、もしくは式(7)を用いて、Rの変化率U=dR/||dεp||=dR/((dεVp)2+(dεSp)2)0.5を決定する手順とを有することを特徴とする請求項に記載の土質材料の評価方法。
【数式1】



【請求項6】
前記第1グループの試験結果より求められた弾塑性パラメータ、前記U~R関係及び繰り返し載荷を伴わない三軸供試体から得られた第2グループの試験結果を用いて、式(3)の降伏関数F=0より、上負荷面と正規降伏面の大きさの比R*を求める手順と、
弾塑性構成式(1)、(2)、(4)を第2グループの試験結果にあてはめることにより、R*の変化率U*を決定する手順とを有することを特徴とする請求項に記載の土質材料の評価方法。

【請求項7】
弾塑性構成式(1)、(2)に一次元圧縮条件を導入して得られた式(8)とψ=(M2-η´2)/2η´を同時に満たすη´=η´K0より、地盤の初期状態を表わす静止土圧係数K0=(3-η´K0)/(2η´K0+3)を決定することを特徴とする請求項に記載の土質材料の評価方法。
【数式2】
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006169367thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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