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軟弱な沖積粘土の変形特性と物理・力学的性質間の関係

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(1)

1

論    文

1

    日本 建築 学 会 搆 造 系諭文 報告集 第437号

1992 年 7 月

Joumal of Struct

 Constr

 Engng 

AIJ

 No

437

 July

1992

軟 弱

沖 積 粘

変形 特

性 質

関 係

RELATIONSHIPS

 

BETWEEN

 

DEFORMATION

 

C

ARACTERISTICS

 

AND

PHYSICAL

MECHANICAL

 

PROPERTIES

 

OF

 

ALLUVIAL

 

SOFT

 

CLAY

    

八 尾

真太

西 田

* *

,平 田 茂 良

* **

Shintaro

 

YA

 

O

 

Kazuhiko

 

IVISUIDA

 and  

Shigeyoshi

 

lllRA

 

TA

 In

 order  to accurateiy  

determine

 the 

deformation

 characteristics  by using  the 

independent

 vari

ables  df some  physical properties and  a shear  strength

 multiple  regression  analysis  was  perfor

med

 The soil test resu }ts 

for

 the samples  obtained  

from

 alluvial  soft clay  

deposit

 

in

 

Osaka

 and

Hyogo

 prefecture were  used  in this analysis

 This analysis 

is

 

based

 on the concept  that the

mechanlcal  properties of soils are characterized  

by

 their 

kinds

 and  states

 The following results were  obtained :

(1) 

The

 validity  Qf the concCpt  employed  

here

 can  

be

 quantitatively proved by the 皿ultiple  re

greSSiOn analySiS

(2)

 

The multiple  regression  equations  obtained  aπe 

in

 good accuracy  

by

 using  the independent

variable  of the shear  strength  in addition  to し

he

 physical properties of soils

(3 )

 

The e

log p curves are predicted  reasonably  

by

 using  the multiple  regression  results  in this

studY

      

 

Keuwortts :召〜1μ痂

1

 clay

 comPression  index

 consoliclation  yt

etd streSS

 modulZLS げ 伽 η履 蜘  seil

      strztcture

 statistical analysis

         圧 縮 指 数

圧密 降 伏 応 力, 統計解 析

沖 積 粘 土

変形係 数

骨 組 構 造

1.

序  建 築 物の基 礎の設 計に おいて は 通 常, 現 場 貫入試 験 や土 質 試 験の結 果か ら

支 持 力およ び沈下 量の検 討が行 わ れ る。 沈 下 量の計 算 として, 即時 沈 下 量の計 算に は変 形 係 数

E

,。

圧密 沈 下 量の計 算に は圧 密 降 伏 応 力p。

圧 縮 指 数

C

,等の 土の 変形 に関する特性値が 必要とさ れ る。 地盤調査の費用

工期に制 約が あ る戸 建て住 宅 等の 小 規 模 建築物 を設 計す る場合の実 務的立か ら見る と

さ らに簡 易な貫入試 験や土 質 試 験の 結果 か ら

地 盤の 形 特 性 を高い精度で推定す ること ができ れば

その 利 用 価値は高いと言え よ う。 本研究で は

小規模建 築物の即 時 沈 下 量

圧 密 沈 下量 を求め る立 場か ら

既報1)

3] き続き, 小規模 建 築 物で沈 下 量が問 題と な る軟 弱な沖 積 粘土を対 象に して

土の変形特性であ る

Es

 

p

 

C

。 と 物理

力学的性 質 問の関 係につ い て

実 用 性の高い関 係 式を導くこと を目的と し た。  変 形 特 性と物理的 性 質との関係あ るい は他の力 学的性 質 との関 係 を調べ 従 来の研 究 として は

以 下の ものが ある

(1) (2) (3) これ ら は

は物理的性質で表し た もの 回帰式 )であり

関 係 式 の適用に際 して は 正 規 圧密 の条 件

鋭 敏 比の 範 囲の 限 定

あ るいは

地域の限 定等何ら か の制 約が あ る。 本 研 究で は

土の 力学 的性 質が土の種類と状態 (含水 量

密 度

骨 組構造)の複数要因で

さ れ る という 三 笠の概 念Z2} を基 本と し て既往式に比べて

よ り

般 性 を もた せる立 場か ら

形特性を物 理

力学 的 性 質の多 変 数に よっ て, 重 回帰分析を行っ ている

  筆 者ら は

基礎 的研究と して大 阪

兵庫 地

ZZIL2

び 名 古屋地 盤3> 土 質 試 験デ

タにつ い て強 度特性

変 形特 性 等に関 す る 力学 的 性 質と 物 理的諸 性 質 との関 係 を 2種 類の回 帰モデル を

用いて重 回帰 分 析 を行い

回帰モ 変 形 係 数につ いて E、。

c

‘)

E ,。

q

s) 圧密 降 伏 応 力につ い て P,

IL5 )

 Pc

c 。 η 圧縮 指 数につ い て

Cc−

WLS}

1:〕

 

Cc−

elz

14}

20)

 

Cc− Uf1

〕   いずれ も変形特性を 1変 数の力学 的 性 質また  * 関 西 大 学学 部  教 授

博 士 (工学) * * 関西 大 学 工 学 部 教 授

博 士(工学 ) 1* * 大 和ハ ウス工業 (株 )総 合 技 術 研 究 所

修士 (工学 )

Prof

Kansai Univ

Dr

 Eng

Prof

Kansai Univ

Dr

 Eng:

(2)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

デル の有 効性を立 証す るとと も に, 三笠の概念の有効性 を定 量 的に示し た

また, 骨組 構 造は他の物 理 的性質に 対し て独 立 性が強い こと

さ ら に 堆 積 過 程に発達し た 骨 組 構 造 を有す る自然 土の力 学 的 性 質 と物 理 的性 質 との 相 関は

乱さ れ た土 (自然 土の練 返し試 料ま た は人工配 合土試 料 )の相 関よりも低くな る傾 向を見いだし た。 そ こで, 本研究では, 変 形 特 性 を精 度 良く推 定する ため

説 明変 数 とし て

新たに骨 組 構 造の要 因 を含んで い る せ ん断強 度を物理的諸性 質に加え て解 析する こと を方 針と し た

 

解析にい たデ

タは

既 報1}

2)と 同 様

大 阪 府 よ び兵庫 県 下で採取され た完全 飽和 粘 性 土の う ち, 軟 弱 な沖積層の土質試 験結果を用いた

し たがっ て, 本 研 究 で は

無機質 粘 性 土 を対 象と し

有 機 質 土などは対 象 外 とする

2.

解 析の概 要  解 析の対 象すな わ ち被説明 変 数 (目 的変数)は

土の 変 形特性 値であ る変形係 数

Esa

, 圧密 降 伏 応 力ρc, 圧 縮 指数

Cc

で あ る。 解析に用いた物理 的 性 質 と力 学 的 性 質 の

を表

一1

に示 す

同表中に は 三笠22} 工学的分 類に習っ て要因a

β等の分類 記 号 を記入 し た

2.1

回帰モ デル  土の力 学 的性 質 (β2)は

土の種 類 (α〉と状 態 (β1) を表 す 物 理 的 性 質の関 数と して

次 式で定義さ れ る。     力 学 的 性 質

=F

、(種 類

状態)

…・

tt・

…・

……

1

)     状 態=

1

密 度

含水量

骨 組構 造)

………

(2 ) 式 (1 )と式 (2 )よ り, 次式が得られ る

    力学的性質

=F

、(種 類

密 度, 含 水 量

骨 組 構 造 )              

 

一・

 (3 )  次に 本 研 究の解 析 対 象である変 形 特 性が

物 理 的 性 質 と 強 度 特 性により表さ れ る とする回 帰モデル を以 下の よ うに導くこと と す る。 式 (3)よ り

力 学的 性 質で あ る強 度 特 性 と変 形 特 性は そ れ ぞ れ次 式で表すこと がで き る

                          1     強 度 特 性

Fl(種 類

密 度

含 水量

骨 組 構 造)        

…一

 

t・

 (4)     変形 特 性= 凡(種 類

密 度

含 水 量

骨 組 構 造 )              

 

9・

 

一・

一・

一・

 (5 ) 式 (4 )よ り, 骨組 構 造は強 度 特 性 を説 明 要 因 として次 式で表す ことができる

      骨 組 構 造

 F 、(種 類

密 度

含 水量

強 度 特 性 )              

……・

…・

…・

…・

…・

………

6

) 式 (

5

)と 式 (

6

)に よ り

変形特性は強 度 特 性の関数 と し て 次 式で示 さ れ る

   

変形特性

=F

,〔種 類,

密度, 含 水 量, 強 度 特 性 )        

 

7r・

 (7)  ここ で

完 全 飽 和 状 態 (

S。

IOO %) を仮 定すると

一 84 一

間 隙 比 e と 含 水 比 w との間に次 式で示す関 係が成 立す る

   e

G5ω

 

r・

rr・

 

 (8> 土 粒 子の比 重

Gs

般の粘 性土で は定 数と して扱え る こと か ら

密 度と含 水量 は従属関係 とな り, 次式 を得る。

  

変形特性=

F6

(種 類

密 度ま た は含 水 量

強 度 特 性)        

 

一・

 (9)  強 度 特 性と し て

,一

軸 圧縮強 度 飾 を用い る こととす ると最 終 的に次式 を得る

   変 形 特 性

=F

,(種 類, 密度また は含 水 量, {

lu

)        

…・

一 ………・

…一 …・

……

(10) 本研 究で は 上式を回 帰モ デル と し て, 重回帰分析 を行 うこと とする。  重 回 帰 分 析の数 学モ デル は

次 式で示され る線 形 回 帰 式で ある

     y

αIXI 十a2Xz 十

……

十 α mXm 十 a皿 +1 ここ で

y :被 説 明変 数 (変 形 特 性 >      x

:説明変 数 (物 理

力 学的性 質 )        m :説 明 変 数の 変 形特性 を説 明 する適 切な物 理

力 学的性 質Xl は, 概 念 的に導か れ た回帰モ デル で あ る式 (IO)に基づ き選 択 する こ とを基 本 方 針と す る と と も に

分析過 程の

F

値 を参 考に選 択し た。

F

値に つ い て は

3.

解析の結果」 に おいて説 明 を行 う。

 

重回帰式の推 定 精 度の評 価に は

次 式で示さ れ る重 相 関係数

R

を 用いた

     

Syey

R =

   

Syey

 

Syy

      n    

S

抛= Σ (Y。t

雪。) 2       ‘

1    

Syy=

Σ(y厂

1

)2       1

1    

Sy

。y

Σ (Y。i

雪ox 〃‘

1

)       i

1 こ こ で

,Sy

。y。:実測 値 g。の平方 和      

S

. :回帰式に よ る推定値 yの平方 和

    

Sy

y :y。と yの偏 差 積和       翫 :

Y

。の平 均 値       

7

y の平 均 値          n :デ

タ数

 

な お

重回帰 分 析 手 法の詳 細につ い ては

文 献IL23 〕 記 されて い る

2

2  解 析に用い たデ

タ  重 回 帰 分 析には

大 阪 府と兵庫県 下で採 取さ れ た粘土 分含有率が 20%以 上の 試 料に つ い て の 土 質 試 験 結 果1〕

2) う ち

積 土

, 圧 密 降 伏 応 力が 2

kgf

/cm2 以 下であ る

170

箇の デ

タを用いた

 コン システン シ

限 界 試 験 が420μm 以 下の 土粒 子 分 N工 工

Eleotronio  Library  

(3)

1  解 析に用いた物 理

力学 的 性 質 α1 粒度 組成 粘土分 含有率    

0

(% ) シ ル ト分 含有率  〃

(% ) 砂分 含有 率     

3

(% } 種類 8 α2 コンシステンシ

液性 限 界      既 (% ) 塑性限 界      理ρ (%) 塑性 }旨数        ∫ρ (% ) 塑性比       

) 物 理 的 性 質 密 度 単位体積 重量  7 、 (gf/cm3) 間隙比        θ 〃1 含水量 含水 比         冊  (% } 且包示口度      5

 (% ) 液性 指 数         ノ乙 状 態 〃 骨組構造 鋭敏 比         5

強 度 特 性

車由圧 縮 強度     

 k f o瀰3 力学 的性質 β2 変形係数     

E5

σ(kgf/cm ・ 〉 変形特 性 圧密 降伏応力   ρ

(kgf/c皿2) 圧縮 指数       0, (

1gf

/c団s

9

1kN

/mS, 

1kgf

/c皿 2

=98.

1kN /m:

2  解 析に用い た デ

タ の 基本 物 性 最 小

最 大値 平均 値 標 準 偏 差 深 度  Z  (m ) 2

9

 30

915

1 6

4 θ

2

570

2

7472

691O

027 o  (%) 21

O

 80

057

413

2 α’ 〃

(% 20

0

 79

040

912

2 5  (% ) 0

0

 54

5 上

5 5

6 洗 % 25

0

119

9Tq

920

6 σ2w

ρ

(%) ll

E

 34

225

2 3

4 7

  fcm31

486

L9331

6370

093 θ 0

巳16

2

5901

689o

355 叩  (% ) 29

7

 96

962

513

2 〃

5

(% ) 90

1

109

599

6 1

9 5, 2

6

 55

88

9 7

4 (lgf/cme

9

81kN/ms) を 対 象 として試 験さ れて お り

420μ皿 え る粒 径 多く含ま れ る土の場 合に は

土本来の コンシステンシ

限 界を 過大評 価 す る 傾 向 が あ るの で

下 式 によっ て

本 来の土が有してい る 限界値に修 正 した1)

こ の 式は 420μm が 対 数 上に おい て, 砂の 粒 径 範 囲である75

2000 μm の ほ ぼ中 央に位置 す る こ と か ら導か れ た もの で ある

         

C

Me

S

2

     

T

;       100      Wp

;T ・

Wpt      WL

T

Wlt こ こで,

T

:修 正 係 数

1

C

:粘 土 分 含 有 率 (%) M

:シル ト分 含 有 率 (%)

S

砂 分 含 有 率 (%) ω p :修正後の塑性限 界 (%)     WPt :試 験で求め た塑 性 限 界 (% )     WL :修 正後の液性限 界 (%)     Wu :試 験で求めた液 性 限 界 (%〉  解 析に用い た デ

タの概 要と して

一2

に各変数の 最 小 値と最 大 値

平 均 値

標 準 偏 差を示す と と も に

図 1e臼 臼  田o e

      

Silt 

〔%)    図

1 解 析に用い た土 質試料の粒 度 組 成

1

角 座 標粒 度 組 成し た

lee  表

一2

に よ る と

飽和 度

Sr

均 値 と標 準 偏 差か ら

試 料は完全 飽和であ る と 見 な すこ と が で き る と と もに

土 粒 子の 比 重

Gs

その均 値と標 準 偏差 か ら定 数

2.

 

69

と し て扱うこと がでぎ

解 析に用いた デ

タ が式 (

8

>と式 (

9

)の成 立 条 件 を満た し て い る こと が分か る。

3.

解 析の結 果  表

一3

解析結果と し て得た回帰式, 重 相 関 係 数R, 回 帰 式番号

REO ・

を示す と と もに それぞれ の偏 回 帰 係 数の下に は

偏 相 関係 数 r を示す

4

6に は

代表的な重回帰分析の過 程にお ける F 値の 動の 況 を与え る。 同 表 中に は

1に示し た物理的 諸 性 質に 加え て

既 報1}

3)い て ル の説 明 変 数 と 用い た 1/ω,

e/ωL に対す る

F

値を参 考まで に示し た

 こ こ で

,Initiatiori

の列に示し た

F

値は説 明 変 数そ れ ぞ れ の被説明変 数に対す る寄 与の度 合いを示して お り

一 85 一

(4)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

3 解 析の結 果 〔n

17Q) n :デ

タ数

,R

:重相 関 係 数

  REO :回 帰 式 番号

  r :偏 相 関 係 数 1st step の列の F 値で は

回帰式に 1つ の変数を取り 込み (取り込ま れた変 数には*印 を 付 けて示 す)

その 変 数の影 響を除 外し た寄 与の度 合いを 示 し てい る

2nd step で は

さ らに 1つ の 数 を 取り込み こ れ ら2変 数の影 響を除 外 し た寄与の 度 合い を示 して い る

3rd step 以後も 同様で あ る。 得ら れ た重 回帰式によ る推 定 値と実 測 値の代表 的な相関 関係を図

2

4に示う

 解 析の結 果は

3に示 す よ うに

q。 と物理的 諸 性 質 を説 明 変 数と す ることで

,Es

ρ。

 

Cc

と も に高い 推 定 精 度の重 回 帰 式が得 ら れ た。 表

4

一6

に示し た Initiationの F 値の大 小 か ら

第 1要 因 と して土の 状 態 を表 す 要 因 βの寄 与の度 合いが高く

特に,

E5

。と p。 につ い ては要因 β, (力 学 的 性 質 ) が

,Cc

につ い て は 要因 β、 (物 理 的性 質 )の 寄 与の度 合いが 高い傾 向に あ るこ と が 分 か る

4

考  察 4

1 変形係数

 

4の

lnitiation

F

に よ る と,第 1要 因と し て

quが最 も 寄 与 して いること が明ら

か であり, 単 回 帰 式 Es。

/(q

)で あ る

REO

 

1

R

O.

 

874

(表

3を得

ない 粘 性土の破 壊ひ ずみ εu は, ほ ぼ

定 値と さ れ て こと

さ らに

q./2の ときの ひ ず み ε。が eu と同様に ほぼ

定 値 る こを 仮 定 す

次式を得る。

   

E

、。

。q.、

一………・

一・

…・

…………t・

(・2 >       ε0 こ こで, ε。:q“/2で の ひずみ       a :比 例 定 数 (

1/(2ε。)) し たがっ て

近 似 式と して

既往の

E

,。

Cu 関係 4) ま たは

E

,。

q

関 係 5)成 立す る と が

に裏 付け ら れ る。  表

4に おい て

q. を 回帰 式に取 り 込 んだ 後の lst step で e

ω 等の

F

値が大きく さ らに

  e を取り込ん だ後の 2nd step で ω pの F 値が大きい こ と が分か る。 こ の こと は

第 2 要因 として 密 度 ある い は含 水 量が影 響を 与 え ること を示して お り

回帰モ デル と し て用い た 式 (IO)の効性が証され る

3に示 し た ように

86

N工 工

Eleotronio  Library  

(5)

4E5 。(w

ρ

 e 

q

)に つ い て の F 値 :REO  4 【niしlaしion1st  ste2nd  ste3rd  ste

o 0

46281

20540

01390

0611 8 」 〃

0

02921

60930

15550

0153 3 107310

0209D

5785D

0288 ノ/晩 2

51371

1159D

15331

2556 H1

0

783了 D

65301

52430

0012 π 3 曜

5

4191O

23846

2933 ホ6

2933 ノ

ρ

037051

0297D

4913O

OOll ρ

OD45126159o

3770 α0101 2

r 0

3970 孟

8116

    D

30941

7464 θ既 0

83471

OB432

320402456 θ

−・

49033

25235

 

 

 

 

 一

2

5235

7一・

5475

汐」 理 5279322923D

52160

4716 5

U

23040

3925O

E了421

4294 ノム

   

−一

239444

    

_

0

0781

    

−’

0

3015

一1冒

1

蝦 邑

3

5

&4290

02190

0419oo618 9v543

3140 ホ54窪

3140 專530

8L30 宰4535070 E5σ

 }} 

一 一一

 

ア  

冖一一一

43 ρc152

1300128052LO

08巳76

5B58 Or 丁

a3023

66541

12050

2001 表

5 Pc〔WL

 e

 g

)につ い ての F 値 :REO  g

hitia 巳ionlst

 

ste2nd  ste3rd  ste

o 168328

45544

oη8O

0745 〃1 〃

2

95356

50851

01550

0579 3 0

31711

10301

52正30

5241 1/晩 0

15458

64019

o&了21

1989 月〆‘ 1

597412

760710

69册 乎10

6983 ク2 附 P O

8901 !053812

06790

0182 /ρ 2

7177i2

83527

79830

5571 ρ

6

284呂 911994

90210

OO54 7r 18

637035

02530162B0

3320 θ/晩 14

020421

7425

8

61320

OO20 θ

   

3

4320

   

−一

36

1092

   弼

−一

6

0

2

一一

11■

*33

6490

〃1 附 3B

402536

01790

04390

1035 卩

 

 

8

5541o

016正 O

了1891

D372 /z

w1一

32

 

 

 

753B

 

 

−一

    1

7075 621ao0

0435

5曜 7

3478O

57550385270617 9

492

巳520 零492

巳620 ネ48638go 零328

3310 85σ 152

130012

80521908878

5966 42 ρ

 一 一

  一一

一一一一

一一一一

o

0

620032

059514189o

9841 表

6Cc (wρ

 e

9∂につ い ての F 値 ;REO  17

Initiatio皿 lst ste2 陶dste3rd  ste

o 104

54004

3148O

0196D

1255 σ

51

07842

9705O

5559o

2015 3 14

407aD

10152

3G50o

0519 ノ/既 136

24607

860呂 O

801311419 区

‘ 1a6

06109

5739O

8557D

6496 α3 躍P 72

48592

457211

6090 打1

6090 ノ, 177

1770 呂56250

11290

3587 ρ

133

12305

25912

OB19O

61E1 7

272

344014

24450

0$45i

4195 θ/既 215

9670263292

2?95O

0051 θ 238

5960   

238

6950

 

9−・

材21

52

呂O *

 

26

 

 

 

 

9570

 

−’

ズ91 障 225

54901

84440

8708O

8076 5

o

34B83

389窪 0

0308o

4343 /‘ 3

18024

75

星52

3241O

4087 3, 1

826612

56256

5093

 

 

 

 一

4

0959 9

4

472452

5268 *82

6258 魯95

E352 メ9、 E5σ 7

830256

呂0901

且2D6O

2001 ρ

O

520044

40751

4189o

7285 o

__一_

一一一一

一一一一

一一一一

10e

 

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      esr

 

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の 実測値 と推

F     @   

kN

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 10

 

 

 

 

 

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o

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1

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0。

O)

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0111 a

ed EEso の

係 N

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k

/cmj10RE @91k / c =

1

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    酊    “  ,  . 

 

    T    

r

   m      .     冖  

(6)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

重 相 関 係 数の顕著な増大は認め ら れ ない もの の

,F

値 に よ る考 察か ら

よ り合理 的な重 回 帰 式 REO  2

5 (0

876≦

R

≦0

880)が得られ た とい え る。 4

2

 圧密 降 伏 応カ  

般に Cu/

p

αの関 係が第

近 似 式と して, 成り 立つ こ と が報 告さ れて い る7) 。 粘 性 土におい て は, Cu≒ q./2と見な せ るの で

同様に q. とp。に も線 形 関 係が 成 立 す る

5の lnitiationに おい て

 

q

の F 値が 最 も大き く

単 回帰式 p。

f

(q。〉の結果であ るREO  6 は

R =

O.

864

(表

一3

)を得た

 表

5に よる と

q

を 回帰式に取 り 込 ん だ 後の 1st step に おい て 含 水 量お よ び密 度 を表す w

 e の与の 度 合いが高 く, さ らに, e を取 り込 んだ後の 2nd step に お い て は

土の種 類を表す ω Lの寄 与の 度 合い が高く な る こと が分か る

第 1要 因とし て は

,q。

で表され る が 第 2

3要 因 と して は

土の種 類 と状 態が寄 与 し ている こと が明ら か であり, 回 帰モ デルである式 (IO )の有効 性が証 され る

4.

3

圧縮 指数  

SkemptonS

圧縮 指 数

C 。

が液 性限 界 ZOLと 比 例 関 係にある ことを見いだし 次 式 を提案し た。     

C

α1(翫

α、)

…一 …一 ………・

……

13

)  こ こ で

al

 at :定 数 表

7に示す よ うに

これ らの関 係は

日本 各 地の地 盤 に おい ても調べ ら れ た 。  

間 隙比 e との関係に つ い て も

8に示す よ うに 多く の報 告がさ れ て い る

また

含 水 比 w との 関 係 も次 式で示 す よ うな関 係が報 告 されて い る21) 。     Cc

0

00782 wL °7

…・

……・

…………・

……・

(14 ) 完 全 飽 和 土の場 合に は e と ω の間に は式 (8>で示 し た従 属 関 係が成 立し,

C

e 関 係と

C

w 関 係が本 質 的に は 同 じ で あると考え る こと がで き

7 Ce と ωL の既 往式 関 係 式 備   考

0 、=0.0090y

一10

0

=0.01

(晩

一12

0

0

OD4

(凹!r10 )

0

冨0.014

(躍 广

20

0 。=0,013

障 乙

0 ,=O.017

(畦

一20

難 糶

碧聽圭

有 明 粘 土閉 名古屋粘土麟 表

8 Ccとe の既 往 式 関 係 式 備   考

0 。

0.

6

(e

− 0,5

0 。

0.

48

θ

5

) θ=

3,0

3.411090 、

0

。;

0.

42

(θ

30

) 〇−

o.

44

θ

0 。

置O.44

(θ

5

0 .

=0.51e−0.23

e

=20 。

1,0

1 の

貍覊 蓮

1

尖纜埜

1

助 釧 路 粘 土2 ω

88

 筆 者 らは

既 報1)

3)い て

,Cc

的性

の み で説 明す る立 場か ら

,C

e 関 係と

Cc −

IVL関 係を包括 した下 式の有 効 性 を示し た。     

Cc=

a】WL 十α2e 十a:

 (

15

) こ こ でt α 1a、:比 例 定 数          as :定 数 こ の式は

圧 縮 指 数が

本 質 的に は 土の種 類の み

あ る い は

状態の み で説 明さ れる もの では な く

,一

般 性 を も たせ る立 場で は

土の種 類と状態の

2

要 因を同時に考慮 し な け れ ば な ら ない こ と を意味す る もので あ る

軟弱 な 沖 積 粘 土 を 対 象 と し た 今 回の解 析で は

,REO

 13 R

0.

781 )を得た

 表

一6

lnitiation

に おい て e

 w

ω。の F 値が大 き く, 既往の関係 式が第

近 似 式と し て は妥 当る こ とが確 認され る

また 回 帰 式に e を取り込ん だ後の

1st

 step に おいて

  q

F

値 が 急 増 する。 これ は

骨 組構造の因を 含む σ

が 第2要 因と して寄 与する こと を意味してい る

で は 物理

的性質に加え て 新 た に

土の骨組構造の因 を 含む lluを説 明 変 数 とし て 用い ることによっ て

よ り精 度の高い重回帰 式

REO

 15

18 (表

3 )る こ とが で き 回 帰モ デル とし て 本 研 究で概 念 的に導い た式 (10)の有 効 性が証 される。 4

4 重回帰 結 果の e

logρ関 係へ の適用とそ の意 義   本 研 究で得た 重回帰 結 果をe

[ogp 関係に 適 用 し た 場 合の意 義につ いて検 討を行うこと と す る。 図

一5

は, q.

θ の 2 変数を説明変 数と し たPc と

C .

につ い て の重 回帰式

REO

 7と

REQ

 15を 用いて e

− 10g

 p 曲線 を示 し た もの で あ る

 同 図におい て

初 期の 間 隙 比 を

定 値 として考えると

その 土の種類 と 骨組 構 造 以 外の状 態 (密 度と含 水 量 )が 決ま り

q.値に よっ て

骨組構造の p,

 

C

。へ の影 響 を

3

 

20

コ 。 〉

1

    

O

1

      

1

      

10

      

100

   

Consolidation

 

Pr

日ssure

 

P

 

kgf

Gm2

5 θ

logp関係に お け る重 回 帰 結 果 (1kgf/cm2

 98

1      kN/m2 N工 工

Eleotronio  Library  

(7)

表→  圧密 定 数の実 測 値と推 定 値 実測 値 推 定 値 NQ

試 料 採 取 地 θ 9

ρro

ρ

co

D

1 奈良県奈 良市 o

860o

793

了9o

2391

57O

270 D

2 島根県松江市 1

8840

18  

56O

7570

62o

707 D

3

1

8590

11o

370

6040

530

575 D

4

2

6950

080

41o

8400

241

161 Φ 頃 = 巴 ヨ

3

2

1

O

,1

1

Oi

10e

   

Consolidation

 

pressure

 

p  

kgf

cm2

6 e

logp 関係の実 測 と 推 定 (lkgf〆cm2

98

1kN /mz ) 知るこ と ができ る。 初 期の間 隙 比が

定 値であっ て も, q。の増大す な わ ち骨 組 構 造の発 達に応 じて

Pcの値が 大き く な る

ま た

,Cc

につ い ては

 Terzaghi が著 書Z4] 言及 し た と同様に

組構 造発 達に応じて大き く な る傾 向が示さ れ る

 

駒 が

定 値の場 合に は

初 期の 間 隙 比が大 き い と

土の練 返 し強 度は小さ く な り1} , 骨 組 構 造の発 達 の度 合いは大き く な ること から

,C

。の値は

増 大 する 傾 向を示すこ と とな る。   表

一9

実測の圧密 試 験 結 果とREO  7とREO  15 を用い ての推定結果を示し たもの で ある。 図

6は

実 測の e

− logp

曲 線と推 定 し た e

logp 曲 線 を示して い る。 推 定曲線を描くに際し て, 再 圧 縮 指 数 Cr と膨 潤 指 数

C

。は

文献 z5, 示さ れ ている以 下の関 係 を考 慮し た。     

Cr=Cs=

0

114Cc

…・

…………・

……・

……・

(16 ) 同 図に よ る と

実 測の 2

10gp 関 係 を

本 研 究で得た 重回帰 式によっ て

傾 向を十 分とらえて い る こと がさ れ る

4

5 沈 下 量 計 算へ の適用  本 研 究で行っ た解析の結果 を

簡 易 的な手 段 として

ス ウェ

デン式 サ ウンディング試 験の結果 よ り, 小 規 模 建 築 物で ある戸建て住宅の基 礎の沈下量 を推 定す ること に関し て

その適 用例を以 下に述べ

     (1 )即 時 沈 下量の          スウェ

デン式サ ウンディ ング試験の結 果 を      q

値に換 算 し

変形係 数

E5

。を単回帰 式REO      lに よ り求める こ と が で き る

      さ らに スウェ

デン式 サウンディ ング試 験      と並 行し て

簡 易なサ ンプリング を行い

含 水        比 試 験と液 性

塑 性 限 界 試 験を実 施 して

WL

     ωp

e

 w を求 めれ ば 重 回 帰 式

REO

 

2〜

5を 用い て, よ り高い精 度で

E

,。 を推 定する こと がで き る

2

)圧密沈 下

の計算  上 述し たこと と 同様に

ス ウェ

デン式サ ウンディン グ 試験の果 を q。値に換算す れば

圧密降伏 応力Pc を単 回 帰式

REO

 6に よっ て推定する ことがで き る。  サンプリン グ を 行っ た場 合

tVL

ωp と e を求め れば

重回帰 式

REO

 7

10 を 用い て

高い 精 度で p

を求め る こ とがで き さ ら に Cc を重 回 帰 式 REO  15

18に よっ て, 同 様に高い精 度で推 定 する こと がで きる。   以上の簡 易 手法は

ス ウェ

デン式 サウ ンデ ィ ング試 験か らq.値を推 定し た う えで

変形 特 性を推 定す るの で

そ れ ら の各 段 階での誤 差が蓄 積さ れ

全 体の精 度が 低 下す ること は否め ない もの の

小規模建築 物の沈 下量 の大ま か な評 価には

実 用 的であ る と考え ら れ る。

5.

結   語   本 研 究で は

軟 弱な沖 積 粘土 を対 象に

変 形 特 性と物 理

力 学 的 性 質 間の関 係を重 回帰 分 析 手 法を用い て解 析 を行い

以 下の論を得た。 (1) 土の力学 的 性 質が 土の 種 類

態で表 さ れ る と し た概 念の有 効 性が

本 研 究でっ た変形特性に関す る重 回帰分析によ り

定 量 的に示さ れ た

(2) 変形係 数

E

,。と 圧密 降 伏 応 力 ρ

につ い て は

,一

軸 圧 縮 強 度

q

. に加え て, 新た に土の物 理 的 性 質 を説 明 変 数とし て採 用 する ことに より

精 度の高い重 回帰 式 を 得る こと がで き た

圧 縮 指 数C,につ い て は

物 理 的 性 質に加え 新たに骨 組 構 造に関 する要 因 を含 む伽 を説 明変数と して採用す るこ と に よ り

精 度 が 高い重 回 帰 式 を得る こと がで き た

圧 縮指数

C 。

につ いて は

物 理 的 性 質に加え

新たに骨 組 構 造に関す る要因 を含むq

を 説 明 変 数とし て採 用す るこ とで

度が高い重回帰 式 を 得ること ができ た

これ らの重回帰 式は

合 理 的で

か つ

用性が高い もの で あ る

3

) 得ら れ た重 回 帰 式 を 用い て

e

− logp

関 係を予 測

説 明する こと がで き

今 後

戸 建て住 宅等の小 規 模 建 築 物の基 礎 設 計に適 用で き る可 能 性が あ ること を示し た。  本 研 究で示した変形特性の 推 定 式は 調 査の期 間や費 用に制 約がある場 合の 数 少ない圧密試験結果を補 間する な どの補 助 的手段と し て

有効に用する ことがで きる

89

(8)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute  of  Japan

と考え ら れ る

参 考 文 献

1 Hirata

 S

Yao

 S

 and Nishida

 K

:Muttiple Regres

    sion Analysis between the Mechanical and Physical    Properties of  Cohesive SoiLs

 Soils and  Foundations

   

JSSMFE ,

 VoL30

 No

3

 pp

91

108

1990 2} 八尾 真 太 郎

平 田 茂 良 :粘 性 土の力 学 的 性 質 と物 理 的 性     質 問の重 回 帰 分 析 結 果 (大 阪地 盤の場 合 〉

日本 建 築 学 会    大 会学 術講 演梗概集

pp

1631

1632

1990 3)八尾 真 太 郎

平田茂 良 ;粘 性 土の力学的性 質と物理的 性     質問の重回帰分 析 結 果 (名 古 屋 地 盤の場 合 }

第26 回土    質 工 学 研 究 発 表 会 講演集

pp

257

258

1991 4) 竹 中 準 之 介 :粘 土のサンプリングと その信 頼 度

土 質 材     料の力 学と試 験法にお け る最近の問題点

日本 材 料 試 験    協 会 関西支部

pp

1

22

1962 5} 土 質 工 学 会 編 :軟弱地 盤の調 査

設 計

T

土 質工    学ライブラリ

ー,

Vol

1

1966 6) 土 質 工 学 会 編 :大 阪地 盤 図

1966 7) 三 笠 正 人

西垣 好 彦

岡 島 洋

;各 種 試 験 法に よ る    C

/p値の 比較

第13回土 質工 学 研 究 発表会 講 演 集

    pp

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328

 1978

8)

Skempton,

  A

 W

:Notes on the 

Compressibility

 of

   Clays

 

Quart

 

Jour

 GeoL Soc

 Lo【Ldon

 Vot

C ,

    pp

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125

 1944 9> 村 山 朔 郎

赤 井 浩

一,

植 下  協 :大 阪 沖 積 粘 土の工学 的     特 性

土 と 基 礎

N。

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1958 亅0) 谷口秀男 :留萌港基層粘 土の工学 的性質にっ いて

土 と     基 礎

No

49

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1962 】1)谷口秀男

安部 利

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後藤征 男 :石 狩 泥 炭 地における基    層 粘 土の工 学 的 性 質

第5回 北 海 道 開 発 局 技 術 研 究 発 表     会

1960 12) 13) 14} 15) 16> 17) 18 19) 20) 21〕 22> 23) 24 25) 土質工学会九州 支部 :明 海 沿 岸の地 盤にっ い て

土 と ≧蓬…礎

 No

34

 pp

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 】959 日本 建 築 学 会 東 海 支 部

土質工学 会中部 支 部

名 古 屋 地 盤 調査研究 会 編:名 古 屋 地 盤 総 論

コ ロナ社

,.

1969 村 山 朔 郎

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柴田 徹 :大 阪 沖 積粘 土の力 学 的 性質と その対策

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:L959 内 田

松 本 錬三 :筑豊 地帯 飯塚 地 区 の軟 弱地 盤 と そ のコ

ン ペ ネ トロ メ

に よ る 調査につ い て

土と基 匠楚

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 1960 木 下 真 治

洞 田 則 久 :琵 琶 湖 有 機 質 土の工 学 的 特 性

土 と基 礎;No

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1960 藤田則之

百 済 輝 久, 原田慎

;八郎 潟 干 拓に お け る試 験 堤 防に つ い て

土 と基 礎

No

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1960 日本道 路 公 団 :名神高速邁路 大垣 試 験盛 土工事第 4次 報 告 書

1963 前口正 蔵

酒 井 賢

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小 山 田博 :発 電 所 土調 査にっ い て

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木 暮 啓二

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Vol

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1977 三 笠 正 人 :の工学的性質の分 類と その意義

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1972 Terzaghi

K

 and Peck

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:Soil Mechani

cs in En

gineeling practice

2nd 

Edition

 

Jehn

 Wiley &

Sons,

Inc

 1967

大崎順彦:建 築 基礎 構 造, 技 報 堂 出版, 1991

(1992年2月 4日原 稿 受理

1992年4月 15 日採用決 定 )

90

表 一 1   解 析 に 用 い た 物 理 ・ 力学 的 性 質 α 1 粒 度 組 成 粘 土 分 含有率     0 (% )シ ルト分 含有率  〃 。 (% ) 砂分 含有 率      3 ( % } 種類 8 α 2 コ ン システン シ ー 液性 限 界       既 ( % )塑 性 限 界        理 ρ   ( % ) 塑性 } 旨数         ∫ ρ   ( % ) 塑 性 比         尸 , ( = ∫ 。 / 吟 ) 物 理 的 性 質 密 度 単位体積
表 一 3  解 析 の 結 果 〔 n ≡ 17Q ) n : デ ー タ 数 ,R : 重相 関 係 数 ,  REO : 回 帰 式 番号 ,  r : 偏 相 関 係 数 1st   step の 列 の F 値 で は , 回 帰 式 に 1 つ の 変 数 を 取 り 込 み ( 取 り 込 ま れ た 変 数 に は * 印 を 付 け て 示 す ) , そ の 変 数 の 影 響 を 除 外 し た 寄 与 の 度 合 い を 示 し て い る 。 2nd step で は , さ ら
表 一 4E5 。 ( w ρ ,   e   , q . ) に つ い て の F 値 : REO   4

参照

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