ken06403

河野敬

不飽和砂質土の強度評価手法に関する基礎的研究

豊田浩史

　地盤の破壊で問題となるのは，ほとんどの場合がせん断破壊である．よって，その土のせん断特性を把握することは，破壊を含む地盤の工学的問題を考えるうえで不可欠なものとなる．土の強度定数は，構造物の基礎の設計や地盤の安定性において最も重要なパラメータである．強度定数は土の種類によって異なることに加えて，土の状態や環境によって変化する．したがって，構造物の基礎の設計や地盤の安定性の検討に用いる土の強度定数を，唯一に決定することは容易ではない．そこで，豊浦砂や，その他様々な試料で試験を行うことで，不飽和砂質土の強度発現機構の一般化を試みる．その結果より，物理状態から容易に，粘着力や内部摩擦角などの地盤強度を算定できる指標の構築を目指す．本研究では，地下水位を下げることにより容易に飽和度が変化する砂質土を主な対象とする．用いた試料は，純粋な砂である豊浦砂，非塑性シルトであるDLクレイ，実際の施工現場の試料である東北新幹線三本木原トンネルより採取した砂を用いて試験を行った．不飽和土の強度発現機構解明のために実施した試験は，飽和三軸圧縮試験，加圧法によりサクションを制御した不飽和三軸圧縮試験である．
　本研究得られた結果を以下に示す．
　1) 応力―ひずみ関係において，ゆるい砂ほど，サクションが小さいほどピークが不明確である．また，密になるほど，サクションが大きいほどピークが明確になり，後に強度が軟化傾向を示す．
　2) ゆるい砂の飽和試験では負のダイレイタンシーが発生する．不飽和試験，密な砂では正のダイレイタンシーが発生する．また，サクションが小さいほどダイレイタンシーが小さい．密な砂ほど，サクションが大きいほどダイレイタンシーが大きい．
　3) 密度が等しければ，飽和砂と同一サクションの不飽和砂の内部摩擦角は，ほぼ平行となった．
　4) 不飽和土において，細粒分が多く，密度が大きく，サクションが大きくなるほど粘着力が増加した．
　5) サクションが空気侵入値AEVまでは，飽和土の内部摩擦角に沿って粘着力が大きくなっていく．AEV以降は，粒度が均一であれば粘着力の増加は小さく，粒度が良ければ粘着力の増加は大きい．この粘着力の増加は，粒度や水分特性曲線と似た傾向を示している．
　以上の結果より，砂質土に関しては，長時間を要する不飽和土の力学試験を行わなくても，飽和三軸試験で土の内部摩擦角を求め，保水性試験により土の空気侵入値AEVを求めれば，おおよその粘着力を推量することができる．この結果を用いることにより，実施工の管理図等の作成が容易になることが期待できる．

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