鈴木凜太郎

地下建設時の地盤のリバウンド量を評価するための三軸試験手法の開発

豊田　浩史

地下空間開発のため，大深度の掘削工事を行う必要がある．掘削工事の際は，取り除かれた地盤の影響で，掘削底面の土が膨らむリバウンド現象（膨潤）を引き起こす．この現象によるリバウンド量の予測や施工時の設計基準値は，経験則に頼っているのが現状である．また，地盤の変形係数は，室内試験において圧縮または繰返し載荷による試験を用いている．そのため，除荷で膨張するリバウンド現象を正確に考慮した地盤の変形係数とはいえない．

そこで本研究では，膨張するリバウンド現象を適切に評価することのできる試験手法を提案する．最も信頼できる試験法は，実際に地下開発工事が施工される地盤の不撹乱試料を用いて，K0圧密によって地盤内の応力状態を再現する．次に，局所微小ひずみ（LSS）試験を用いて，微小ひずみ領域(10-6〜10-3)で，除荷を模した伸張試験により地盤の変形係数を調べることである．さらに，ベンダーエレメント（BE）試験も実施する．また, 再構成試料は, 圧密過程について，K0圧密と等方圧密の2つについて変形特性の比較を行う. それらの結果より，リバウンド現象の評価を行うための三軸試験手法について検討を行った．

得られた結果は以下の通りである.
1.	不撹乱試料の初期せん断剛性率は，BE試験の方がLSS試験より大きくなる場合もあったが，再構成試料では，両者はほぼ一致した．
2.	再構成試料と不撹乱試料は，ともに載荷方法（圧縮と伸張）によってひずみの進展に伴うせん断剛性率の低下傾向が異なり，伸張載荷より圧縮載荷の方が剛性率の低下が大きかった．
3.	K0圧密と等方圧密された再構成試料は，ひずみの進展に伴うせん断剛性率の低下は，同じような傾向を示した.　

上記の1, 2, 3より, 不撹乱試料と再構成試料を比較した結果，三軸伸張試験でのせん断剛性のひずみ依存性は同程度となることがわかった. また，圧縮載荷ではせん断剛性率の低下の傾向が大きいため, リバウンド量の予測には不適切である. また，K0圧密と等方圧密された再構成試料によるせん断剛性率の低下は同じ傾向を示した. したがって，リバウンド量予測のための簡便な試験法は，再構成試料を等方圧密して，伸張載荷で変形係数を求めることである．