十文字康一

三軸試験による土圧の評価

豊田浩史

土構造物の設計において用いられる強度定数は、原位置においては標準貫入試験から得られるN値よりc、φを推定する方法が多く使用されている。また室内試験においては、一軸試験により得られる一軸圧縮強さを用いる方法が主である。設計で使用されるパラメータは、信頼できる強度定数試験より得られる値を用いるべきであるが、実務においては簡略化のため、豊富な資料をもとに各種物性や強度定数との相関を機械的に求め、理論的裏づけの少ないものも数多く存在する。しかしながら、精密な強度試験が行えるとしても、試験により様々な条件の強度パラメータが得られるため、その使い分けに関してはかなりの専門的知識を要する。
そこで、本研究では三軸試験機を用いて土圧定数選定方法について検討を行った。静止土圧をK0圧密により再現し、軸圧一定・側圧減少の圧縮試験を行うことにより主働土圧を、軸圧一定の側圧増加の伸張試験を行うことにより受働土圧を再現し、正規圧密・過圧密、排水・非排水時の土圧の評価を行ない、それぞれの条件下で用いるべき強度定数の検討を行った。
試験結果より、以下に示す粘土地盤における土圧の強度定数選定法を提案した。
・排水時、正規圧密においてはφ’を用いることができるが、φ’の拘束圧による影響を考慮しなければならない。過圧密においてはccd、φcdを用いることができるが、加圧密土のc、φは応力レベルの影響をうけることに留意する必要がある。
・非排水時、有効応力については正規圧密、過圧密ともにφ’を用いることができるが、間隙水圧の定量的推定が難しい。全応力については正規圧密、過圧密ともに全応力法によりφ=0、c＝qu/2を用いることができるが、応力状態を正確に再現しなければ異なる結果を導いてしまうため注意が必要である。応力状態の違いによる上限と下限を押さえるためには、一軸試験だけでは不十分であり、最低三軸試験による評価が必要である。