攪乱・不攪乱砂の非排水三軸圧縮せん断による定常状態について

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(1)III-A026. 攪乱・不攪乱砂の非排水三軸圧縮せん断による定常状態について東京都立大学土質研究室. 正会員吉嶺充俊. １．はじめに： 1987 年から 1995 年頃にかけて、Verdugo(1989, 1992), 津田(1994), 松崎(1995), 吉嶺(1996)などが東京大学土質研究室（石原研而教授）において数種類の攪乱・不攪乱砂の非排水三軸圧縮試験を行った。その一部は吉嶺ら(1993)によって報告済みであるが、あらためてこれらの実験データを整理しなおしてみた。２．実験試料：表１に示す１０種類の砂質土について実験を行った。豊浦砂以外は過去に液状化を生じた地盤から採取したものであり、不攪乱試料は金属チューブを用いたブロックサンプリングによって採取した。釧路砂は 1993 年釧路沖地震の際に液状化してマンホールを浮上させた埋め戻し土であるが、その他の試料は全て自然堆積地盤から採取したものである。各試料の粒径加積曲線を図１に示した。３．攪乱砂の定常状態線：図２にきれいな砂（細粒分含有率 FC=0～2%）の定常状態線を、図３にシルト質砂（FC =6 ～22%）の定常状態線を示した。縦軸はいずれも相対密度である。きれいな砂(図２)では、いずれの砂でも低拘束圧では定常状態線の位置がほぼ同じであるが、高拘束圧になると均等係数(UC)の大きな砂ほど傾斜が大きくなり、下側に位置するようになっている。また、シルト質砂(図３)では、低拘束圧で定常状態線の位置は細粒分含有率(FC)の大きな砂ほど下側に位置するが、高拘束圧になるとその差は小さくなっている。４．不攪乱砂と攪乱砂の定常状態の比較：図４～１３に全ての実験における初期状態・準定常状態（PT）・定常状態（USS）を間隙比(e)-平均有効応力（log p'）平面上にプロットした。準定常状態は初期拘束圧の影響を受けるので、不攪乱砂（◑）と攪乱砂（◮）の比較を行うためには密度と初期拘束圧が両方とも同じ条件での実験を比較する必要がある。そのため、傾向は不明瞭であるが、両者の差はあまり無いように見える。一方、定常状態は初期拘束圧の影響を受けないので、定常状態線(USSL)の位置によって容易に比較が可能である。図４～１３より、不攪乱砂の定常状態（●）は攪乱砂の定常状態（▲）より上側に位置する傾向が見られ、かつ両者の定常状態線(USSL)は概ね平行であることがわかる。そこで、同じ有効圧での定常状態の間隙比の差（定常状態線の上下距離、∆e=(eundist− eremold)USS）を攪乱砂・不攪乱砂の挙動の差を表すパラメータとして捉え、これを細粒分含有率(FC)および最大・最小間隙比の差（emax− emin）に対してプロットして図１４・図１５に示した。細粒分含有率および最大・最小間隙比の差が大きくなるほど定常状態での不攪乱砂の強度は攪乱砂に比べて大きくなることがわかる。自然堆積した不攪乱砂では微細な分級構造（ラミナ）が存在し、実質的な均等係数は攪乱砂より小さく、そのために強固な挙動を示すと考えられる（図２を参照）。釧路砂は人工的な埋戻土であるために、もともと分級が存在せず、挙動の差が見られない（図１４・図１５）。表１試料の物理特性. Toyoura sand Kawagishi-cho Mobara No.1 Mobara No.2 Sekiyado Kushiro-cho Ohgata Chiba* Kiyosu* Kosaka* Kizugawa*. 土粒子密度 ρs (g/cm3). 細粒分含有率 FC (%). 平均粒径 D50 (mm). 均等係数 UC. 最大間隙比 emax. 最小間隙比 emin. 2.650 2.664 2.672 2.663 2.747 2.589 2.694 2.68 2.67 2.62 2.65. 0 1.4 8.3 11.6 1.8 5.9 0.8 18 9 9 22. 0.20 0.32 0.14 0.14 0.28 0.28 0.28 0.15 0.30 0.41 0.22. 1.4 2.0 1.9 2.5 2.0 2.8 1.6 -3.5 4.9 --. 0.977 1.054 1.274 1.442 1.180 1.267 1.039 1.307 1.156 0.985 1.357. 0.597 0.793 0.772 0.859 0.752 0.767 0.655 0.685 0.629 0.502 0.544. Verdugo*（1989）東京大学修士論文, Verdugo*（1992）東京大学博士論文, 津田(1994)東京大学修士論文, 松崎 (1995)東京大学卒業論文, 吉嶺(1996)東京大学博士論文, 吉嶺等(1993)土木学会年次講演会, No.3, pp.308-309 キーワード：不攪乱砂・非排水三軸圧縮試験・定常状態・細粒分含有率・均等係数〒192-0397 東京都八王子市南大沢 1-1 東京都立大学土木工学科, Tel: 0426-77-2773, Fax: 0426-77-2772. -52-. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

(2) III-A026. 0. Relative density, Dr (%). Chiba sand Mobara No.2 Mobara No.1. 60. Toyoua sand. Kiyosu sand Kushiro-cho sand. Kizugawa sand. Kosaka sand. 40. Kawagishi-cho sand. 20. Sekiyado sand. Ohgata sand ( , FC=1%, UC=0.0). 60. Sekiyado sand ( , FC=2%, UC=0.0). 80. Kawagishi-cho sand ( , FC=1%, UC=0.0). 100 120. Clean sands (FC=0~2%) Remolded samples. 140. Ohgata sand. 0. 0.2. 0.1. 0.3. 0.4. 0.6. Particle size (mm). 0.8 1.0. 160. 2.0. 図１試料の粒径分布. (remolded). ICL. Kawagishi-cho sand FC = 1.4%. 130. Ini. PT USS Undisturbed samples Dry deposition Water secimentation. 0.65. 30. 70. 0.90 80. ICL(undisturbed) 0.85. PTL(undisturbed) USSL. 0.70. Undisturbed samples Dry deposition Water secimentation. Effective mean principal stress, p' (kPa). 30. 1.10. 300. 100. Sekiyado sand FC = 1.8%. 60 70. Ini. PT USS Undisturbed samples Dry deposition Water secimentation. 0.85. 50. 80 90. ICL(undisturbed). 0.9. 100. Ini. PT USS. 110. Undisturbed samples Dry deposition Water secimentation. 10. 30. 100. 120. 300. 1000. 3000. Effective mean principal stress, p' (kPa). 図６茂原砂２の非排水三軸圧縮試験. Ohgata sand FC = 0.8%. 40. USSL. 50 PTL. 60. 0.95 70 0.90. Kushiro-cho sand FC = 5.9%. 0.85. ICL 80. Ini. PT USS. 0.85. 40. 50. 0.80. 60. USSL. 70 0.75. 90. Undisturbed samples Dry deposition Water secimentation. 0.80. 80. 70. USSL. (undisturbed). 0.7. 1.00. Void ratio, e. Void ratio, e. (undisturbed). (remolded). Ini. PT USS. Relative density, Dr (%). USSL. 0.90. (remolded). 110. Relative density, Dr (%). 40. 60 ICL. 1.0. 0.8. 3000. 1000. 50. 0.90. 1.05. Relative density, Dr (%). ICL PTL. Mobara No.2 sand FC = 11.6%. (remolded). PTL(undisturbed). 1.10. 30. 1.05. 30 100 300 1000 3000 Effective mean stress at USS, P' USS (kPa). USSL. 図５茂原砂１の非排水三軸圧縮試験. 20 (remolded). Silty sands (FC=6~22%) Remolded samples. PTL. 1.1. 100. USSL. 0.95. 100. Effective mean principal stress, p' (kPa). 図４川岸町砂の非排水三軸圧縮試験. 1.00. 90. (undisturbed). Ini. PT USS. 150 3000. 60. Mobara No.1 sand FC = 8.3%. 0.95. 0.75 1000. Kizugawa sand ( , FC=22%). 図３シルト質砂の定常状態線（攪乱）. 50. ICL. (remolded). 0.80. 140. 300. 100. (remolded). 1.00. Void ratio, e. Void ratio, e. 120. Mobara sand No.2 ( , FC=12%). 80. Relative density, Dr (%). 0.75. Chiba sand ( , FC=18%). 1.2. Relative density, Dr (%). 110. PTL. 0.70. 100. 60. (remolded). PTL. Relative density, Dr (%). (undisturbed). Kosaka sand ( , FC=9%). 40. USSL. 1.05. 90 USSL. 40. 0. 1.10. 80. USSL. Mobara sand No.1 ( , FC=8%) Kushiro-cho sand ( , FC=6%) Kiyosu sand ( , FC=9%). 30 100 300 1000 3000 Effective mean stress at USS, P' USS (kPa). 図２きれいな砂の定常状態線（攪乱）. 0.85. 0.80. 0. 20. 120. Void ratio, e. 80. 40. Void ratio, e. Summation percentage. 100. Toyoura sand ( , FC=0%, UC=0.0). 20. Relative density, Dr (%). 図をクリックすると拡大されます. 80. Undisturbed samples Dry deposition. 100 0.80. 30. 100. 300. 1000. 0.75. 3000. 30. Effective mean principal stress, p' (kPa). 図７関宿砂の非排水三軸圧縮試験. 0.70. 3000. 0.90. Chiba sand FC = 18%. 0.85. Ini. PT USS. 0.80 0.75. 3. 10. 70. 30. 100. 300. 40. 0.90. 50. USSL. (remolded). 10. Effective mean principal stress, p' (kPa). 80. 0.70. (remolded). 90. 0.65. Kizugawa sand FC = 22%. 0.60. Ini. PT USS. 0.55. 10. 30. 95. 100. Undisturbed samples Wet tamping. 100. 300. 1000. 105. Effective mean principal stress, p' (kPa). 図１３木津川砂の非排水三軸圧縮試験. Relative density, Dr (%). 85. USSL. 30. (remolded). 100. 300. 0.65. 0.60. Chiba sand Kiyosu sand Mobara No.1 Mobara No.2. Kawagishi -cho Ohgata. Kosaka sand Kushiro-cho. 0.00 0. 5. 10 15 Fine content, FC (%). 20. 図１４定常状態の差異（その１）. -53-. 70 Undisturbed samples Wet tamping. 30. 100. 75 300. 1000. Effective mean principal stress, p' (kPa). 0.15. 0.05. 10. 65. 図１２小坂砂の非排水三軸圧縮試験. Kizugawa sand. Sekiyado. 60. Kosaka sand FC = 9% Ini. PT USS. 1000. 55. 0.70. 80. 0.20. 0.10. 50 USSL. Effective mean principal stress, p' (kPa). Distance between USSLs of remolded and undisturbed sands, ∆e = (eundist.-eremold )USS. 0.75. 70 Undisturbed Wet tamping. 45. (undisturbed). 0.75. 図１１清洲砂の非排水三軸圧縮試験. 0.80 (undisturbed). 60. 0.80. 0.70. 図１０千葉砂の非排水三軸圧縮試験. USSL. USSL. 0.95. 0.85. 40. (undisturbed). 30. 0.75. 1000. USSL. 1.00. Ini. PT USS. 80. Undisturbed samples Wet tamping. 3000. 20. Void ratio, e. 60. (remolded). 1000. 図９大形砂の非排水三軸圧縮試験. 25. Distance between USSLs of remolded and undisturbed sands, ∆e = (eundist.-eremold )USS. USSL. 300. Relative density, Dr (%). 50. 100. Effective mean principal stress, p' (kPa). Relative density, Dr (%). 1.00 0.95. 30. 0.80. Kiyosu sand FC = 9%. 1.05. Relative density, Dr (%). 1.05. 40. Void ratio, e. (undisturbed). Void ratio, e. 1000. 1.10 USSL. Void ratio, e. 300. 図８釧路町砂の非排水三軸圧縮試験. 1.10. 0.50. 100. Effective mean principal stress, p' (kPa). 0.20. 0.15. Kizugawa sand. Chiba sand Kiyosu sand. 0.10. Kosaka sand Sekiyado Kawagishi -cho. 0.05. Ohgata. 0.00 0.2. 0.3. Mobara No.2 Mobara No.1 Kushiro-cho. 0.4 0.5 0.6 0.7 Void ratio range, emax− emin. 0.8. 0.9. 図１５定常状態の差異（その２）. 土木学会第56回年次学術講演会（平成13年10月）.

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