マ \

(b) Tl:�1 _N!l.l ( LJS=.Iりf'c) 11

1 1 1

ευ}エ U与〆丹一〆刀一日ぜ」CよMUC4u-zト

コ 11

(♂ぷ)コ勺

10 5 () 1 () �

5 り

10 5 ()

U』コ民的U」仏』U--NJJU」O仏

(<.1) Tl:�1 No.O

(Inili<.ll) ^(ευ)

工

10 5 ()

j i

l U〆コ一三d一U」CJMUC4u-zト

ー=司=ユ&品 11

00000

000 0000000 00 00000 00

1 1

(勺A比三コd

1 1

- A-Y ヲ - AU U』コ凶叫U』仏』U百円苦U』O仏

1 1

。{じ111) f) isri<.Jcじ111じnt o (crn)

Displ<.lct:rnt:nt

(J 3()()

�()()

�50 150

『勺仏」)工

、t'i

t fu υa Lh ( et

l月

}

(

l

ueZニ/刀一一叫」乙J目UC4u-zト

り

r 万一

iL‘‘

•• 一

E・E・

-qじ(�_1'<.1)

('llnじillJじ瓦

(d) TじおINけ1 (l}.'>-.llり)

i i l む/力一〆司一u」OA凶uciu-zト

(EU)工

5fル

NH羽

0000 00

ハリ・じHU

、duコ

00 00

00 00000

000

11 10

5 .. -: 0 亙 10

� 5

()

10 5 0 15

(じ) TCSl Nll.-I

(IJS=.ì氏(10)

U」コ凶的U』丘』U-司・=ω』O仏

(EU}工

) { l

』臼〆司一二一u」

Z

2u-zト

コ 11

lJ (CI1l

[) isplacじmcnl o (cm)

Displaccmcnl

} { j i l l

-3(J()

2()() 0

-I()()

30() 20()

•

! ⁽¹¹⁾

轟 1γ、、hιb叫INリ.77

: (USニlμ()附(

• 2 2 • •

• • •

• •

) 江UUE Lh ( ドL l 'L

アヨ7

C'onじil1lkx

11 10

5 () 15

) 汁凶 ‘， T LK ( FL i t

Gけり N円引け出半

、ι『UUA (【J(

AAA AAAAA&&AA

aAAA

企aAAA企A企

Conc _intlex

nU E3

“日ハU RJ

hu

l l

(悶仏ぷ)コ。

(EU)エ UK司一乙川一u」OA凹Uロリ4υhZ』‘

与\5 A AA

AムムA AAA UA AA A AA AA AA U

ム t td

l 1

A崎ヲ-nu 令，. ・4司

“u su司ヲ.

“u a休刊4

0U

(同仏一dA)コdu』コ同日U」仏』U】PZU』。仏 i l I

コ 11

IU 5 () 10 5 lJ

(司仏ぷ)コ匂U』コ凶MU』仏」U】PZU』O仏

(ευ)工

-三J

一

j l l /口

一

υ

」O

民凶U

422

ト

コ 10

5 0

nHU ，、J

れHU

Uいコ間的U』仏」ω】悶・=U』OA

I()

5 0 11

o _(cm)

Displilccmcnl

4()() l)

) 4 0z L町民 ( じ l t

3()()

f、t】11じillllt.:x

。(じ111) Displaccrnじnl

40υ o

、‘.a'i a DZ Bh ( じ HH.

3(){)

Conc inucx

200

Changes of pore water pressures during penetration test

45 Fig.2.19

Tcst No.2 (U5=25%)

Test No.6 (Us=82%) Test No.7 (Us=lOO%) Test No.3 (Us=33%) Test ^No.4(u ^5=38%) Test No.5 (Us=60%) Symboles

Tcst ^No.O(Initial)

ムロ

。 A

。

•

。口回•

主ム主 O 血

OCJI

O [JI ・

O CJI

鈴会

^•

0 口・ •

ャーー

t-口口

ZE1 2C0 2 E ・fa

^主

〉

-0ロ・

0 ロ・

0 口・

0 ロ・

0 口・

ロ

5 15

(戸戸5)ヱ』ωh2・ハヨ一υ」C∞ωω己一ぷυ一戸{'F

Q':l 中』

80 70

p' (kPa) 60

Effcctive strcss 50 300 40

q _c (kPa) 20り

Conc indcx 60

w (%) 70

Watcr contcnt 0

Distributions of watcr contcnts， pore water prcssures and cone indcxs in clay laycr during consolidation Fig.2.20

圧密過程における軟弱粘土地盤の貫入抵抗の増加は，粘土層内において一定ではなく^，深度ごとに大きく異なることが明らかになった.

粘土層内の貫入抵抗の増加量と沈下量に関する圧密度，圧密過程における有効応力および含水比の変化量との定量的な関係について，それぞれ次の(3)，.._， (5) において考察する.

( 3 ) 沈下量に関する圧密度と貫入抵抗の増加

F i ^g.2. ^21は，各試験における沈下量に関する圧密度( U s)に対して粘上層内のコーン貫入抵抗(^q^c)を全てプロッ卜したものである. また，図r11の実線は，圧密応力p=39.2kPaで・

100出圧密されたモデル地盤( Ini tial)と圧密応力を p=78. 4kPaに増加して100出圧?をされたモデル地盤(Us=100出〉の樹合におけるそれぞれのコーン民人低抗のhド均値を結んだものである. コーン貫入抵抗の平均値は沈下屋に関する圧密度とともに地)JIIする傾向にあるが，

圧密過程における貫入抵抗の増加量には大きな差異が認められる. 本試験においては，実務設計において圧密に伴う強度増加量の目安として用いられることが多いUs二80%において

も貫入抵抗の差はかなり大きい.

実務設計において圧密^過程の強度増加を予測する場合に，軟弱地盤の沈下量に関する圧

密度(u s : 平均圧密度)が用いられることも少なくないI^4)， ^{I 5 )} しかしながら，沈下量に

関する圧密^度によっ^て地盤内のせん断強度を予測することは実際のせん断強度を過大評価することになる. 軟弱粘土地盤の圧密過程における強度地加量を不適切に評価したために

トラブルが生じた事例も多い1 4 )

( 4 ) 有効応力の増加量と貫入抵抗の増加

F i ^g.2. 22は，圧密度( u s )の異なる全ての試験ケースにおいて，圧密過程の粘土届内における有効応力(p')とその位置におけるコーン貰入抵抗(^q^c^)の関係^を^示^{したものであ} る. また，図中の実線は， F i ^g.2. 2^1と同機^に，初期]状態 ( Initj^aJ^)と1^00%庄密状態 (^Us

=100施)におけるそれぞれのコーン貫入抵抗の平均値を結んだものである. 一次圧密過校における強度増加量は有効応力の増加量に比例することが従来より周知lのこととして認められている16) 本試験の結果からも総じてコーン貫入抵抗の増加量は圧密過程の有効応力の増加量に比例しているようにも捉えられる. しかしながら，個々のデータのばらつきやコ

ーン貫入抵抗の増加量が有効応力の増加量よりも遅れているデータも認められる. なお，

既に論じたように，試験結果の再現性や測定精度など試験方法に関しては検定試験を笑施するなどの最善の配慮を行っている. 特に間隙水圧の測定精度はこの種の試験の中でも高

400

\

p=39.2 -ー78.4kPa

制\\\

z

b m \\

300

(河内凶ぷ)υσ

200

κυ甘口『ωロou ) ( ) { ー

⁵⁰

ハリハU nu 1且

lJ s (%)

Relations bctwccn conc inJcx anJ dcgrcc of consoliJation in te口ns of settlemcnt during consolidation

Dcgrcc of consnlillation in tcrms of出tt Icmじnl Fig. 2.21

• • p=39.2ー申-78.4kPa

400

200

(♂

300

ぷ)u σ ゾれυ刀口一ωロou

ムUsニ38%

。Us=60%

企Us二院2%

• _Us=lOO%

Relations between cone indcx anJ cffcctivc strcss during consolidation

、E/汁U DE しれ，，E・‘、、・J

o lnitial マUS=19%

口US=25%

• US=33%

40 60

Effcctivc strcss 10 50

100

nu ハU

Fig.2.22

いものと考える.

圧密過程における有効応力の増加量と強度増加量の関係については後の第3章および第圧密過程おける粘土のせん断強度の増加l量が有効応力 4章において詳しく考察しており，

の増加量に比例しないことを示している.

含水比の減少量と貫入抵抗の増加 ( 5 )

圧後J 過程の粘土_!園内にの異なる全ての試験ケースにおいて，

圧密度(U_s) Fig.2.23は，

の関係を示したものである.

とその位置におけるコーン貰入抵抗(q _c) おける含水比(w)

とコーン民圧密過程におけるモデル地盤内の含水比(w)

データに少しばらつきはあるが，

の聞に圧密時間とは無関係にw-log qcの直線関係が成り立つことが認められ入抵抗(qc)

合ノド比の減 2 ₁)の既往の研究の結果から，

一面せん断試験1 7) -1 9 )や三軸圧縮試験20 )

る.

軟弱ホlj-1-_地盤のlE 的少量と強度増加量の聞に同機の関係があることが報告されていたが，

過程を再現した模型実験においてそのことが検証されたと考える

合J.K比の減少量と必Jft 1的)JII量の対数とのの結巣と併せて考えれば，

( 3 )および( 4 )

このことは後のめー3伝および間に比例関係が成り立つことはたいへん重要な関係である

第4章においてさらに詳しく考察されている.

(京)診

】ロω】ロoυ』ω}d-r

ムUS=38%

。Us=60%

企Us=82%

• Us=100%

%%% .QJくJ「3一a123・什H

cd cd cd

hUUU Oマ口・

600 200 400

100

(log scale)

Relations between water cont_cnt élnu conc inucx during consolidation

49 (kPa) Cone index qc

Fig.2.23

2. 4 結論

軟弱粘土地盤の圧密の進行過程とそれに伴う貫入抵抗の増加特性を把握するために，軟弱粘土地盤の圧密過程を一次元モデルとして再現し，引き続き貫入試験を実施することのできる試験装置を開発・作製した. 開発した試験装置の性能検定を行うとともに，低塑性のカオリンを用いた圧密時間の異なる一連の圧密・コーン貫入試験を実施した. 得られた主な結論は以下のとおりである.

( ^a) 軟弱粘土地盤の圧密・貫入試験装置の開発

(1) 戟荷板の側面およびコーンのシャフ卜にOリングを設置し，さらに，戦術板およびコ

ーンのフリクションスリーブをベアリングで支持することにより圧力セルの気密性を保持しつつ摺動部分の摩擦力も軽減した. その結果，戟荷応力，バックプッレシャーおよぴ二重負圧を正確に負荷することができる.

(2) 排水層(上下面ともにろ紙l枚と不織布2枚)の戟荷応力に対する庄紛量をキャリブレーションの結果から正確に求めておくことにより，粘土層の沈下量を正確に算定することができる.

(3) 二重負圧法とバックプッレシャーにより粘土層の飽和度を高めるとともに，排水経路と間隙水圧の測定経路を分離することで間隙水圧の測定精度を向上させた. さらに，粘

土層内に間隙水圧の測定管を複数挿入した. そして，測定管と間隙水圧計の問にろ紙とポーラスストーンを介し管内を脱気水で満たした. これらのことにより，粘土層内の間隙水圧分布を正確に測定することができる.

(4) 庄密試験に引き続き迅速で正確なコーン貫入試験が実施できる試験装置とした. ^、 ^一

サイズのコーンを用いてシャフトの外側にフリクションスリーブを設けた. これらのことにより，圧密過程の応力状態を変化させることなく貫入低抗を正確に測定することができる.

(5) ミニサイズのコーンを用いた迅速で簡便な貫入試験を実施することで貫入試験の影響

とその範囲をできるだけ抑制すること，さらに，空気圧を用いて試験後速やかに粘土層を抜き出すことで乱れの少ない試料を採取することにより，圧密応力により生じた粘土層内の含水比分布を正確に測定することができる.

( b ) 軟弱粘土地盤の圧密挙動と貫入抵抗の増加特性

(1) 圧密過程における粘土層内の間隙水圧の等時曲線(アイソクローン)は政物線分布をしており，その消散過程は地盤の初期含水比，圧筏応力および‘排水条件に大きく影響.さ

れる.

(2) 圧密過程における軟弱粘土地盤のコーン貫入抵抗の等時i曲線を含ノk比および有効応力の等時曲線とともに示した. 一次圧密過程における軟弱粘仁地盤の貫入抵抗は，粘土層内において一定ではなく，深度ごとに大きく異なる.

(3) 沈下量に関する圧密度によって地盤内の強度増加を予測するとことは圧密過程における強度増加を過大評価することになる.

(4) 圧密に伴う軟弱粘土地盤のコーン貫入抵抗の増加量は，総じて圧密過程の有効応力の増加量に比例するが，コーン貫入抵抗の増加量が有効応力の増加量より遅れているデータも認められる.

(5) 圧密過程における軟弱粘土地盤内の含水比(w)とコーン貰入抵抗(q_c)の間には

w-log qcの直線関係が成り立つ.

'EE--' Fhd

参考文献

1 ) 太田秀樹:軟弱地盤の理論と実際第4章軟弱地盤の変形，土質^工学会編， pp. 71 -142， 1992.

2) 稲田倍穂、:軟弱地盤の土質工学予測と笑際第4草地盤の変形と沈下，鹿島IH版会， p. 87-132， 1994.

3) 三笠正人:軟弱粘土の庄密，鹿島w版会， 1963.

4) 栂崎健夫・中津雅人・川上治 : 軟羽村j-l-_地盤のlE li�，( ・強度地)JII特性， ID29[1!] l-_質L学研究発表会講演集， pp.541-544， 1994

5) Hisao Aboshi : An experimental invesligation on lhe simi 1 i ludc in _thc consolidation of a soft clay including lhc sccondary crccp sclllcmcnl， Proc.

8th 1. C. S. M . F. E.， Vol . 4-3. pp.88-89. 1973.

6) Berre.T. and Iverson.K. : Ocdmclcr lcsls willl diffcrcnl spccimcn Itcighls on a clay exhibi ting large secondary compression. Geotechiqu. No. 22. pp.53-70.

1972.

7) Mesri. G. and Choi. Y. K. : The uniqueness of lhe end-of-primary CEOP) void ratio-effective stress relationship. Proc. 12th 1. C. S. M. F. E.. Vol.2， pp. 587-590. 1985.

8) Goro lmai : A unified theory of one-dimensional consolidation with creep.

Proc. 12th 1. C. S. M. F. E.. Vol. 1. pp.57-60. 1989.

9) 高田直俊・三笠正人・守本秀夫:層状粘土地盤の圧密過程について，土木学会第34[口

年次学術講演会講演概要集. pp.90-91. 1979.

10) 高田直俊:地盤工学における模型実験入門第4章模型実験例. pp.148-151， 1994.

11 ) 今井五郎:飽和土の一次元圧密，わかりやすい土質力学原論第l回改訂版，土質工学会， pp. 187-243. 1992.

12) 吉国洋:軟弱粘土の圧密曲線と圧縮曲線に対する一つの解釈( 1 ) ，第25回土質工学研究発表会講演集， pp.307-310. 1990.

13) 三品圭史:軟弱粘土地盤の圧密・強度増加特性，信州大学卒業論文. 1994.

14) 土質工学会編:地盤改良のトラブルの要因とその対策，土質工学会. 1993.

ドキュメント内圧密に伴う粘土の強度増加に関する研究 (ページ 51-60)

1 1 1

j i

00000

000 0000000 00 00000 00

(勺A比三コd

- A-Y ヲ - AU U』コ凶叫U』仏』U百円苦U』O仏

、t'i

t fu υa Lh ( et

}

l

r 万 一

iL‘‘

•• 一

E・E・

5fル

0000 00

、duコ

00 00

00 00

00 00000

000

』臼〆司一 二一u」

Z

) 江UUE Lh ( ドL l 'L

) 汁凶 ‘， T LK ( FL i t

nU E3

“日ハU RJ

hu

(EU)エ UK司一乙川一u」OA凹Uロリ4υhZ』‘

与\5 A AA

Aム ムA AAA UA AA A AA AA AA U

ム t td

A崎 ヲ-nu 令，. ・4司

“u su司 ヲ.

“u a休 刊4

0U

(ευ)工

-三J

j l l /口

υ

民凶U

422

nHU ，、J

れHU

) 4 0z L町民 ( じ l t

、‘.a'i a DZ Bh ( じ HH.

主 ム 主 O 血

鈴会

ZE1 2C0 2 E ・fa

\

制\\\

z­

b m \\

(河内凶ぷ)υσ

κυ甘口『ωロou ) ( ) { ー

ハリ ハU nu 1且

(♂

ぷ)u σ ゾれυ刀口一ωロou

、E/汁U DE しれ ，，E・‘、 、・J

nu ハU

2. 4 結論

参考文献

r 万一

』臼〆司一二一u」

AムムA AAA UA AA A AA AA AA U

A崎ヲ-nu 令，. ・4司

“u su司ヲ.

“u a休刊4

主ム主 O 血

z

ハリハU nu 1且

、E/汁U DE しれ，，E・‘、、・J