再構成粘土の構造と異方性の程度
名古屋大学 正会員 ○中野正樹，浅岡顕，野田利弘 名古屋大学 学生会員 中井健太郎
１．はじめに
再構成粘土は，液性限界の2倍程度の含水比においてスラリー状に攪拌し，一次元圧密を行うことにより作 られる．その一次元圧密過程（予備圧密過程）で，構造を喪失する粘土もあれば，高位な構造を有している粘 土もある1)．同様に，粘土の異方性についても，予備圧密過程において，程度の差こそあれ発達してゆくと考 えられる．本報告では，低塑性と高塑性の2つの粘土を用い，再構成粘土を作製し，標準圧密試験と非排水三 軸圧縮試験を行い，初期構造の程度と初期異方性の程度を調べた．
２．試験に用いた試料
試験に用いた試料は，川崎粘土と「常 磐粘土」の 2 種類とした．「常磐粘土」
は，常磐自動車道神田地区の盛土からサ ンプリングした試料であり，川崎粘土は，
東京湾エリアの浚渫土である．それぞれ の物性を表1に示す．常磐粘土は高塑性 粘土(CH)に，川崎粘土は低塑性粘土(ML) に分類される．
３．標準圧密試験による再構成粘土の構造の把握
それぞれの粘土試料に対し，液性限界の 2 倍程度の含水比に調整し，スラリー状に攪拌し，鉛直応力
σv=196kPaで一次元圧密し（予備圧密過程），再構成粘土を作製した．そして構造の程度を把握するため，標
準圧密試験を実施した．ここで，本研究で定義する「構造」を v（比体積：1+e）〜logσv空間で説明すると，
完全練り返し試料の正規圧縮線よりも，同一鉛直応力での比体積が大きいことであり，大きな比体積であるほ ど高位な構造を意味する2)．構造は塑性変形によって低位化してゆくので，たとえ一次元圧密といえどもその 過程で，程度の差こそあれ構造は喪失している．図１には，常磐再構成粘土（JbSk1）のv〜logσv関係を示す．
なお比較のため，図中には完全練り返し粘土（JbNk2）および不撹乱粘土（JbSt3）も併せて示している．再構 成試料であっても構造を有しており，その程度は不撹乱粘土とほとんど変わらない．しかし荷重が大きくなる
構造，異方性，高塑性粘土，低塑性粘土
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表1 用いた試料の物性
常磐粘土(Jb) 川崎粘土(Ks)
比重Gs 2.68 2.74 液性限界wL（％） 70.7 48.5 塑性限界wP（％） 28.8 28.7 塑性指数Ip 41.9 19.8
100 101 102 103 104 105
1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3
Vertical Stress σv (kPa)
Specific Volume v
JbSk1 JbSt3
JbNk2
図１ 常磐粘土v〜σv関係
100 101 102 103 104 105
1.6 1.8 2.0 2.2 2.4
Vertical Stress σv (kPa)
Specific Volume v
KsSk1 KsNk1 KsNk2
図２ 川崎粘土v〜σv関係 土木学会第58回年次学術講演会（平成15年9月）
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につれ，完全練り返し粘土の圧縮線に漸近し，すなわち構造が喪失してゆく．
一方，川崎粘土は，図2に示すように，再構成粘土(KsSk1)と練り返し粘土(KsNk1,2)とで，v〜logσv関係は ほとんど同じである．川崎再構成粘土は，予備圧密過程で，構造をほとんど喪失していることがわかる．
以上より，高塑性である常磐粘土の再構成粘土は，その予備圧密過程を経ても，いまだ高位な構造を保持し やすく，一方，低塑性である川崎粘土は，構造を喪失しやすい．
４．三軸圧縮試験による再構成粘土の初期異方性の把握
再構成粘土の初期異方性の程度を調べるため，予備圧密過程で得られた粘 土試料を鉛直方向および水平方向に切り出して成形し（図3，それぞれ鉛直 供試体,水平供試体と呼ぶ），等方圧 294kPa で等方圧密した後，側圧一定の 非排水三軸圧縮試験を実施し，鉛直供試体と水平供試体とのせん断挙動を比 較した 3)．図 4，5 には，それぞれ常磐粘土および川崎粘土の三軸圧縮試験 結果を示す．
常磐粘土は，鉛直供試体と水平供試体とでせん断挙動に大きな差は見られ ず，強度差は約20kPaであった．一方，川崎粘土は，軸差応力〜軸ひずみ関 係，有効応力パスともに，鉛直供試体と水平供試体とで著しい差が見られ，
強度差はほぼ40kPaであった．
以上より，高塑性である常磐粘土 の再構成試料は，予備圧密過程で得 られる異方性の程度は小さく，低塑 性である川崎粘土は，初期異方性の 程度が大きいと考えられる．このこ とは，高田ら4)が述べたことと一致 する．
５．まとめ
低塑性粘土と高塑性粘土の再構 成試料を比較すると，低塑性粘土に おいては，構造はほとんど喪失して 低位であり，逆に初期異方性の程度 は大きい．一方，高塑性粘土におい ては，一次元圧密過程で構造が高位 な状態で維持され，逆に初期異方性 の程度は小さい．このように再構成 粘土においては，予備圧密過程を経 て，初期構造と初期異方性は互いに
関連し合っている．今回，2種類の粘土のみの実験から考察しているので，今後は多くの粘土試料を用い，こ のことを検証してゆく．
参考文献
1) 中野正樹他(2003):“自然堆積・再構成・練り返し粘土の「構造」の程度に関する弾塑性力学に基づく考察”, 第 38回地盤工学研究発表会（投稿中） 2) 浅岡顕他(2003):“再構成粘土の異方性の発展特性に関する実験的研究”，
第38回地盤工学研究発表会（投稿中） 3) Asaoka A. et al(2002): An elasto-plastic description of two distinct volume change mechanics of soils ”, S&F, 42(5), 47-57. 4) 高田直俊他(1982):“一次元圧密粘土の異方強度試験法の相関”，
第37回土木学会年次学術講演会,Ⅲ-100．
荷重方向
鉛直供試体
水平供試体
図3 供試体の切り出し
0 100 200 300 400
0 100 200 300 400
0 5 10 15 20 25 30
0 100 200 300 400
Deaviator Stress q (kPa)
Mean Effective Stress p' (kPa) Axial Strain εa (%)
Deaviator Stress q (kPa)
鉛直供試体 水平供試体
図4 常磐再構成粘土の非排水せん断挙動
0 100 200 300 400
0 100 200 300 400
0 5 10 15 20 25 30
0 100 200 300 400
Deaviator Stress q (kPa)
Mean Effective Stress p' (kPa) Axial Strain εa (%)
Deaviator Stress q (kPa)
鉛直供試体 水平供試体
図5 川崎再構成粘土の非排水せん断挙動
土木学会第58回年次学術講演会（平成15年9月）
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