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粒 状 路 盤 材 料 の構 造 異 方性 に関す る 基礎 的研 究

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Academic year: 2022

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(1)【第2回 舗 装 工 学 講 演 会 講演 論 文 集1997年12月. 】. 粒 状 路 盤 材 料 の構 造 異 方性 に関す る 基礎 的研 究 竹 内. 達 雄3・ 西 澤 辰 男4. 1. 正 会員. 農修. 東 京農 業 大学 助 手. 農 学 部 農 業 工 学 科(〒156東. 京 都 世 田谷 区桜 丘1‑1‑1). 2. 正 会員. 工博. 東 京農 業 大学 講 師. 農 学 部 農 業 工 学 科(〒156東. 京 都 世 田谷 区桜 丘1‑1‑1). 3 4. 康1・ 小 梁 川 雅2・ 乾. 正 会員. 工博. 東 京農 業 大 学 大学 院 農 学研 究 科(〒156東 京 都 世 田谷 区桜 丘1‑1‑1) 石 川 工 業 高 等 専 門学 校 助 教授 環境 都 市 工 学 科(〒929‑03河 北郡 津幡 町 北 中条). 本 研 究 で は,粒 状 路 盤 材 料 の 構 造 異 方 性 と力 学 特 性 との 関係 を調 べ る た め に,粒 度調 整 砕 石 とアル ミナ ボ ール を用 い た 圧縮 試 験 と異 方 性 要 素 の 測 定 を行 っ た.力 学 特 性 は,圧 縮 試 験 で の 応 力 比 一 ひ ず み 関係 か ら評 価 した.ま た,構 造 異 方 性 の評 価 は,構 成 粒 了 の配 列 と接 触 方 向 の分 布 か らフ ァブ リソ クテ ン ソル を 算 出 して行 っ た.そ の 結 果,接 触 方 向の フ ァブ リ ックテ ン ソル の成 分 比 は 粒 状 体 の 異 方性 の 強 さの 指標 で あ る こ と,路 盤 材 の粒 子 の配 列 は水 平 方 向 に卓 越 す る傾 向が あ る こ とが わ か った.. Key Words: concrete pavement, granular base course material, fabric anisotropy,fabric tensor. 1.緒. 言. トコ ン ク リー ト舗 装 要 綱 の設 計 断 面例3)か ら も わ か る よ うに最 大 粒 径 に対 して 層 厚 が薄 く,粒 子 の 形 状. コン ク リー ト舗 装 を設 計 す る場 合,コ ン ク リー ト 版 の設 計 耐 用 期 間 中 の た わ み 量 や 応 力 度 の算 定 は. や 粒 子 配 列 が 荷 重 支 持 特 性 に及 ぼす 影 響 を無 視 で き な い.. Westergaardの 式や 有 限要 素 法 な どに よっ て行 わ れ て. 路盤 を粒 状 体 と して 捉 えた 場 合,路 盤 の構 造 特 性. い る.こ の と きの コ ン ク リー ト版 に 対 す る路 床 や 路. は 間 隙 の 形 状 や 方 向性,構 成 粒 子 の 方 向 性 や 接 触 状. 盤 の支 持 力 特 性 値 と して,弾 性 係 数 やK値 が用 い ら. 態 な どの ベ ク トル 成 分 を用 い て 表 現 で き る.構 造 特. れ て い る.と ころ が 路 床 お よび 路盤 材 料 は供 用 中 に. 性 に お け る異 方 性 は,構 造 異 方性 と呼 ば れ,変 形 前. 塑 性 変 形 を 起 こす 可 能 性 が あ る こ とか ら,コ ン ク. 後 の 状 態 に よ り,固 有 異 方性 と誘 導 異 方 性 に 区別 さ. リー ト標 準 示 方 書 舗 装 編 で は コ ン ク リー ト版 の設 計. れ る4),5).砂 な どの 微 小 径 の 粒 状 体 に つ い て は,間. 時 の 弾性 た わ み 量 に 限界 値 を設 け,設 計 耐 用 期 間 中. 隙や 構 成 粒 子 のベ ク トル 成 分 で 表 現 され る構 造 異 方. に 要 求 され る機 能(サ ー ビス性 能)を 保 持 させ る こ. 性 を テ ン ソル と して解 析 し,力 学 的 特 性 との 関係 を. とを 条 件 と してい る1).こ れ は,経 年 変 形 量 の推 定. 調 べ た 例 は多 く5),6),更 に 連 続 体 力 学 体 系 へ の組 み. が で きな い こ とに よ る簡 便 法 で あ り,路 盤 の 変形 強. 込 み4),7),8)も 試 み られ て い る.し か し,路 盤 の よ う. 度 特性 を把 握 す る こ とは コ ン ク リー ト舗 装設 計 に 対. に 粒 径 が 大 き い 材 料 につ い て の 検 討 例 は少 な く9),. して 大 きな影 響 を 与 え る と考 え られ る.. 路盤 の構 造 異 方性 が 力 学 特 性 に及 ぼす 影 響 を 調 べ る. 現 在,コ. ン ク リー ト舗 装 の 路盤 材 と して粒 調 砕 石. こ と は変 形 強 度 特 性 を検 討 す る 上 で重 要 で あ る と考. や ク ラ ッシ ャ ラン が 多 く用 い られ て い る.こ れ らは. え られ る.ま た,路 盤 の変 形 は 比較 的 小 さい た め,. 粒 状 材 料 と呼 ばれ,そ れ 自身 で は 自立 しに くい 拘 束. 構築 時 の 固 有 異 方 性 が 荷 重 支 持 特 性に及 ぼす 影 響 は. 圧 依 存 性 の材 料 で あ り,ク ラ ッシ ャ ラ ンは骨 材 同士. 大 き い と考 え られ る.そ こで,本 研 究 で は粒 状 路 盤. のイ ン タ ー ロ ック 効 果,粒 調 砕 石 は イ ン ター ロ ック. 材 料 の 固 有 異 方 性 と圧 縮 応 力 下 で の 力 学 的 特 性 との. 効 果 と細 粒 分 に よ る粘 性 抵 抗 に よ って 荷 重 を支 持 し. 関係 を調 べ る こ とを 目的 と し,路 盤 材 を単 純 に モ デ. て い る と考 え られ て い る2).ま た,路 盤 材 の 最 大 粒. ル 化 した粒 子 形 状 が 異 な る2種 類 の粒 状 体 と粒 度 調. 径 は30〜50mm程. 整 砕 石(M‑5)に. 度 で あ る に もか か わ らず,セ. メン. ―113―. つ い て 固 有 異 方性 と圧 縮 試 験 と.

(2) の比 較 を行 っ た.な お,測 定 可 能 な 固有 異 方 性 要 素. 盤 材Aと. と して構成 粒 子 の 長 軸 方 向 と粒 子 同 士 の接 触 方 向 に. 0.43と 同 等 の 値 を 示 し た.. ア ル ミナ ボ ー ル で の 平 均 値 は そ れ ぞ れ0.45,. 着 目 した.ま た 固 有 異 方 性 の解 析 は,方 向性 の構 造 指 標 と して 一般 性 の 高 い フ ァブ リ ック テ ン ソル4),5) を用 い て行 った.. (3)試. 験結果. 各 材 料 で の 試 験 結 果 に つ い て,応 ひ ず み(ε1)関 係 を 解 析 した.こ. 2.圧. 縮試験. 図‑4,5よ り,単. れ を 図‑4〜6に 示 す.. 純 化 モ デ ル の 粒 状 材 料 で は,応. 比 は 載 荷 軸 方 向 の ひ ず み が0.1%程 (1)使. 用材料. て い る こ と が わ か る.こ. 圧 縮 試 験 に は,直 (比 重3.8)と. 径25〜10mmの. ア ル ミナ ボ ー ル の 粒 度 に 合 う よ う ふ. る い 分 け た 路 盤 材(以 整 砕 石(M‑5,以 路 盤 材Aは. ア ル ミナ ボ ー ル. 下 路 盤 材Aと. 称 す),粒. 下 路 盤 材Bと 称 す)を. 用 い た.な. お,. 路 盤 材Bを ふ る い 分 け た も の で あ る.. 各 々 の 材 料 の 粒 度 分 布 を 図‑1に,路 CBR試. 度調. 盤 材Bの. 力 比(σ1/σ3)―. れ は,載. 度 以 降で安定 し 荷 に 伴 う粒 子 の 大. き な 移 動 が 無 く構 造 的 に 安 定 し て い る こ と を 示 し て い る.ま. た,路. 盤 材Aで. ミナ ボ ー ル で は1.1〜1.2程. は 応 力 比 が1.6〜1.7,ア. ル. 度 で あ り,ア ル ミナ ボ ー. ル は 路 盤 材 に 比 べ 等 方 的 性 質 を 示 して い た. 式(1)にField5)に よ っ て 示 さ れ た,粒. 修正. 力. 度 配 合,形. 状. の 違 い に 左 右 され な い 間 隙 比(e)と 粒 子 の 平 均 配 位 数. 験 結 果 を 図‑2に 示 す. (1粒 子 当 た り の 接 点 数 の 平 均,N)と. (2)圧. の 関 係 を 示 す.. 縮試験方法. 圧 縮 試 験 は,図‑3に. 析 し な い よ う留 意 し て パ ッ キ ン グ し,1mm/minの 荷 速 度 で 行 っ た.パ. ッ キ ン グ に 際 し て,路. ア ル ミナ ボ ー ル で は,ラ. 載. 盤 材Aと. の と き の 圧 密 荷 重 は,載. 粒 状 体 の 荷重 伝 達 は接 触 点(面)を. 通 して行 わ れ る.. そ の た め,平 均 配 位 数 は粒 状 体 の微 視 的 な構 造 を考. ンマ に よ る 突 き 固 め が 有 効. で は な か っ た た め,約300kPaで2〜3回 行 っ た.こ. (1). 示 す アル ミ円筒 内 に試 料 が 偏. の初 期 圧 密 を. え る上 で重 要 な要 素 で あ る.式(1)に 路 盤 材Aと アル ミナ ボ ール で そ れ ぞ れ 測 定 され た 間隙 比 を代 入 す る. 荷 初期 にお い. て 大 き な 体 積 ひ ず み が 生 じ な い よ う に 決 定 し た. ま た,路. 盤 材Bに. 関 し て は,突. 固 め に よ る締 固 め試. 験 よ り得 られ た 最 大 乾 燥 密 度 の95%以. 内になるよ う. に,3層. ンマ で 突 き 固. に 分 け 各 層 を38回 ず つ4.5kgラ. め た. 図‑3に 示 す よ う に 円 筒 側 部 に は ひ ず み ゲ ー ジ を 貼 り付 け て 円 周 方 向 ひ ず み を 測 定 し た.測 ず み は,内. 圧 を受 け る 肉厚 円筒 シ ェル 問 題 と して. 外 径 の 伸 び よ り解 析 し,側 と き,計. 定 した ひ. 圧 を 算 出 し た10).こ. の. 算 条 件 と し て ア ル ミ の 弾 性 係 数 は7 .1×. 1010(N/m2)と し た. ま た,ア. ル ミナ ボ ー ル と 路 盤 材Aに. 期 圧 密 終 了 時 の 間 隙 比 を 測 定 した.そ. つ い て は,初 の 結 果,路. 図‑3ア ル ミ モ ー ル ド と載 荷 板. 図‑1使 用 材 料 の粒 度 分 布. 図‑2路. ―114―. 盤 材Bの 修 正CBR試. 験結果.

(3) 図‑4路 盤 材Aで の 圧 縮 試 験 結 果 と,8.28,8.39と. な る.こ. 図‑5アルミ ナボールで の圧 縮 試 験 結 果. の こ と よ り,粒. 子同士 の. 図‑6路 盤 材Bで の圧 縮 試 験 結 果. 静 置 した 場 合 を想 定 して,幅(B),長. さ(L)そ して 厚. 接 触 状 態 に 影 響 を 及 ぼ す と 考 え られ る 接 触 点 数 に 大. さ(T)を測 定 し.測 定 したデ ー タ か ら,粒 子 形 状 を. き な 差 は 認 め られ ず,圧. 示 す 指 標 の 一 つ で あ る伸 長 率(B/L)と 偏 平 率(T/L)を. 縮 試 験 結 果 の 差 は粒 子 形 状. 算 出 して 形 状 の評 価 を行 っ た5).な お,粒 子 の 寸 法. に よ る も の と考 え られ る. 図‑6を 見 る と,路 路 盤 材Aお. 大 き い こ と が わ か る.こ る と考 え られ る.ま. た,応. れ は,細. b)路 盤 材A,Bで の 異 方 性 要 素 の 測 定. 動 は 少 な く,構. Oda6)に よ る と,粒 子 の構 造 的 異 方 性 は粒 子 長 軸 の. 粒 骨 材 の影 響 で あ. 力 比 は ひ ず み が0.5%程. 以 降 で 安 定 して い る こ と か ら,載. ま た,応. は ノ ギ ス を用 い て 測 定 した.. 盤 材Bで の 載 荷 軸 方 向 ひ ず み は,. よび ア ル ミナ ポ ール で の試 験 結 果 に 比 べ. 方 向 と接 触 面 に対 す る法 線(接 触 法 線)の 分 布 の2. 度. 種 類 に分 け られ る.. 荷 に 伴 う粒 子 の 移. 造 的 に 安 定 して い る と 考 え られ る.. 路 盤 材 で は,異 方 性 要 素 測 定 用 に供 試 体 を作 製 し,. 力 比 は1.4〜1.5に 分 布 し て お り,路 盤 材Aよ れ は,. 測 定 を 行 っ た.路 盤 材Aで は,ホ ッパ ー か ら長 方 形 モ ー ル ド内 に 路盤 材 を投 下 し,鉄 板 の 上 か らラ ン マ. は 粒 度 が 異 な る が 同 じ材 料 を 用 い て い る. で 締 固 め た 状 態 で 空 隙 内 に セ メ ン トペ ー ス トを流 し. り も 多 少 小 さ い が ほ ぼ 同 程 度 の 値 を 示 した.こ 路 盤 材Aと. こ と に よ る も の と考 え られ る.. 込 み 固結 させ た 後,ダ イ ヤ モ ン ドカ ッ ター で 切 り出 して供 試 体 を作 製 した.ま た,路 盤 材Bの 供 試 体 は,. 3.異. 方 性 要 素 の測 定. 数%の セ メ ン トを 混 合 させ φ10×20の 円 筒 形 モ ール ド内 で 突 き 固 め,固 化 後 に ダ イ ヤ モ ン ドカ ッタ ー で. (1)測 定方 法. 切 出 して 作 製 した.何 れ の 場 合 も,供 試 体 の画 像 解. 異 方性 要 素 の測 定 は,圧 縮 試 験 で 使 用 した 材 料 を. 析 は デ ジ タル カ メ ラ で画 像 を コ ン ピ ュー タ に 取 り込. 用 い て行 っ た.ま た,路 盤 材 の 粒 子 形 状 は極 端 に偏. ん で行 っ た.画 像 解 析 例 を 図‑8に 示す.. 平 で あ っ た り細 長 い も の は 不 良 で あ る とい わ れ てい. 粒 子 の 方 向 は,図‑9に 示 す よ うに,粒 子 が 内接 す. る が,形 状 を 示 す 指 標 は 特 に設 け られ て い な い.そ. る長 方形 を 考 え,長 軸 に 対 す る 平行 線a‑aと 水 平 軸. の た め,路 盤 材Aの 粒 子 形 状 もあ わせ て測 定 した.. との傾 き を測 定 した.ま た,粒 子 同士 の接 触 方 向 は,. a)粒 子 形 状. 図‑9に 示 す よ うに,接 触 面b‑bに. 粒 子 形 状 は,図‑7に 示 す よ うに,平 面 上 に 粒 子 を. 引 き,水 平 軸 との傾 き を測 定 した.な お,傾 斜 角 の 表‑1個. 図‑7粒 子 形 状 の測 定. ―115―. 直 行 す る線c‑cを. 別 要 素 法 の解 析 パ ラ メー タ.

(4) (a)路盤 材A. (b)路 盤 材B. 図‑8路 盤 材 の画 像 解 析 例. 図‑9粒 子 の長 軸 と接 触 法線 の傾 斜 角 の測 定. Case‑1. Case‑2 図‑11個. 測 定 は 水 平 軸 を0°. と し,反. 図‑10個 別 要 素 法 の要 素接 触 モ デル. Case‑3. 別 要 素 法 に よ る要 素 の パ ッキ ングパ タ ー ン. 時計 回 りを正 と して. 正 と し て 行 っ た.. 行 っ た. (2)測. c)ア ル ミナ ボ ー ル で の 異 方 性 要 素 の 測 定. a)粒. アル ミナ ボ ー ル で は,路 盤 材 の よ うに画 像解 析 用 供 試 体 の 作 成 が 難 しか っ た た め,図‑10に. 定結果 子形状. 路 盤 材 の 形 状 は,伸 長 率 が0.7〜0.8,偏 平 率 が0.4 〜0 .5を 中 心 に 分 布 し て い た.こ れ を 図‑12,13に 示 す.. 示 す 円形. 要 素 を 用 い た 個 別 要 素 法 に よ り接 触 法 線 の解 析 を. こ の こ と よ り,今. 回使 用 した材 料 は 比較 的 良 好 な も. 行 っ た.解 析 時 の 要 素 粒 度 は,圧 縮 実 験 で用 い た ア. の で あ る と 判 断 さ れ た.. ル ミナ ボ ー ル と同 じ にな る よ うに し,図‑11に 示 す3. b)路. パ タ ー ンの ラ ンダ ム パ ッキ ング状 態 で ,圧 縮 時 の接. 盤 材A,Bで の 異 方 性 要 素. 路 盤 材A,Bで. の 粒 子 の 長 軸 方 向 は,図‑14に. 示す よ. 触 法線 の 分布 を測 定 した.こ の とき の パ ラ メー タ の. う に 水 平 方 向 に 卓 越 し て お り,路. 決 定 は 松 岡 ら11)の方 法 に従 い,表‑1に 示 す 条 件 で 解. 材Aに 比 べ 長 軸 が90° 方 向 に 分 布 す る も の が 多 い が,. 析 した.な お,要 素 間 の 摩 擦係 数 は,φ2mmの. アル. ほ ぼ 同 じ分 布 を 示 して い た.路. 盤 材Bで. 盤 材Bで. ミナ ボー ル で 定容 積 法 に よ る一 面せ ん 断 試験 か ら得. 細 粒 骨 材 が 多 く,突. られ た結 果 を 用 い た.ま た,傾 斜 角 の測 定 は 路盤 材. 及 ぼ す と予 想 され た が,粒. の場 合 と同様 に,水 平 軸 か らの 角度 を反 時 計 回 りを. ル ギ ー に 対 し て 最 も安 定 し た 方 向,す. ―116―. は,路. 盤. はAに 比 べ. き 固 め 時 の粒 子 の配 列 に影 響 を 子 の長 軸 は突 き 固 めエ ネ なわち水平方.

(5) 図‑12路 盤 材 の伸 長 率 の 分布. 図‑14路. 盤 材A,Bで. 図‑13路 盤 材 の偏 平 率 の分 布. A. A. B. B. の粒 子 長 軸 方 向 の 分布. 図‑15路. 盤 材A,Bで. の接 触 法 線 方 向 の 分 布. 結 果 が 得 られ た も の と考 え られ る. c)ア. ル ミナ ボ‑ル. で の異 方性 要 素. ア ル ミ ナ ボ ー ル で の 測 定 結 果 を 図‑16に 示 す.こ れ に よ る と,ア. ル ミ ナ ボ ー ル で は 圧 縮 方 向,斜. 45° 方 向 で の 接 触 分 布 は,こ. め. れ らの方 向 以外 で の接. 触 分 布 よ り も 突 出 して い る こ と が わ か る. 球 形 も し くは 円形 要 素 を用 い た とき の 最 密 充 填 配 列 はSimple. Case‑1. staggerと 呼 ば れ る 配 列 で あ る.個. 別要素. 法 に よ る圧 縮 シ ミ ュ レー シ ョン で は 圧 縮 が 進 む に つ. Case‑2. れ,Simple Case‑3. stagger的 に 配 列 す る粒 子 が 多 い た め こ の. 様 な 結 果 が 得 ら れ た も の と 考 え ら れ る.ア ボ ー ル で は,接. ル ミナ. 触 状 態 は3次 元 に 分 布 す る が,圧. 縮. 下 で の粒 子 の 配 列 は 最密 充 填 に移 行 しよ うとす るた め,粒. 図‑16ア ル ミナ ポー ル で の接 触 法線 方 向 の分 布. 子 の 相 対 位 置 は シ ミュ レー シ ョン と同様 の傾. 向 を 示 す も の と考 え られ る.. 向 に配 列 す る傾 向 が あ る こ とが わ か っ た. 接 触 法 線 の 測 定 結 果 を 図‑15に 示 す.何 れ の 路盤. 4.フ. 材 も,圧 縮 方 向 の接 触 分布 が他 の 方 向 の 分布 に比 べ. ァ ブ リツク テ ン ソル に よる解 析. 大 き く,荷 重 に抵 抗 す る粒 子 構 造 を 有 して い た.し (1)フ. か し,路 盤 材Bで の 載 荷 方 向 の 接 触 法 線 分 布 は,路. ァ ブ リ ッ ク テ ン ソ ル4),5),12). 盤 材Aに 比 べ 極 端 に大 き い 値 を示 して い た.こ れ は. 互 い に 接 触 す る粒 子 に は,接 方 向 の 反 力 が 生 じ る.反. 図‑8に 示 す 画 像 解 析 例 か らも わ か る よ うに,解 析 時. nと す る と,M個. に粒 子 と して認 識 で きた も の の うち,互 い に接 触 し. 力 方 向 の 単 位 ベ ク トル をn,‑. の 接 触 点 に 対 し2M個. ル が 存 在 す る こ と に な る.い. てい る粒 子 数 が 少 なか っ た た め,一 方 向 に突 出 した. ―117―. 触 平 面 に 対 して 鉛 直. ま,t番. の法 線 ベ ク ト 目の 単 位 法 線.

(6) ベ ク トル をn(t)とし,座 ni(t),nj(t)と す る と,フ. 標 軸Xi,Xjへ の 投 影 成 分 を 各 々 ァ ブ リ ッ ク テ ン ソ ル(Fij)は 次 式. 本 研 究 で は,フ ァブ リッ クテ ン ソル と粒 状 体 に作. に 示 す よ うに,ni(t)とnj(t)の ダ イ ア ッ ドの 平 均 され た. 用 す る応 力 との 関係 を,そ れ ぞ れ の成 分 と軸 方 向か. 累 計 値 と し て 示 され る.. ら考 察 した.ま た,式(4)に 示 す ファ ブ リック テ ン ソ ル と応 力 テ ン ソル の 関係 か ら,粒 状 体 内 部 に 生 じる (2). 応 カ テ ン ソル につ い て考 察 を行 っ た. フ ァ ブ リック テ ン ソル は,接 触 点 の 方 向 で 決 定 さ. こ の と き,ni(t),nj(t)はn(t)とXi,Xjが なす 角 の余 弦 に等 し い.こ. れ るテ ン ソル で あ るが,本 研 究 で は粒 子 の長 軸 方 向. れ を 幾 何 学 的 に 表 現 す る と 式(3)に な る.こ. れ は,図‑17に. 示 す 条 件 で,単. に 対 し(COSθ(t),sinθ(t))の. につ い て も 同様 に フ ァ ブ リ ックテ ン ソル を算 出 した.. 位 ベ ク トルnがX1,X2軸 成 分 を 持 っ こ と か ら導. (2)圧 縮 試 験 との 比 較. か れ る.. 異 方 性 要 素 の解 析 結 果 を表‑2に 示 す. 各材 料 にお け る接 触 法線 方 向 で のテ ン ソル 軸 の 傾 斜 角 度 は,鉛 直 軸 に対 して7〜‑8° の 範 囲 に 分 布 し (3). て お り,圧 縮 試 験 の 載 荷 方 向 と ほ ぼ一 致 して い た. ま た,路 盤 材Aと アル ミナ ボ ール で の フ ァ ブ リ ッ ク テ ン ソル の 比(F1l/F22)を比 較 す る と,圧 縮 試 験 で の 応 力 比(σ1/σ2)と ほ ぼ 一致 して い た.こ れ らの こ と. また,式(3)か. らフ ァブ リ ックテ ン ソル の軸 の傾 斜. か ら,接 触 法 線 方 向 にお け るF11/F22は粒 状 体 の異 方. 角 度 を容 易 に算 出で き る.. 性 の 強 さの 指 標 で あ る こ とが わ か る.と こ ろ が,路. 土 の よ うな粒 状体 にお い て,応 力 は 内部 接 触 力 の. 盤 材A,Bで の σ1/σ2は同程 度 で あ った に も か か わ ら. 平 均 化 と考 え られ る.粒 状 体 内 の あ る 円領 域 上 で推. ず,路 盤 材Bで の 接 触 法 線 にお け るF11/F22は大 き な. 定 され る応 カ テ ン ソル(σik)は,粒. 値 を示 した.こ れ は,図‑8か. 状体 に作用す. *. る マ ク ロ な 応 カ テ ン ソル(σjk)と. して い る粒 子 数 が 少 な く,鉛 直 方 向 に偏 っ た 結 果 が. フ ァ ブ リ ックテ ン. ソル を 用 い て 表 わ す こ と が で き る.こ. ら もわ か る よ うに接 触. 得 られ た た め だ と言 え る.. れ を 式(4)に 示. 路 盤 材 へBに お け る粒 子 長 軸 方 向 で の テ ン ソル 軸. す.. の傾 斜 角 度 は,水 平 軸 に対 して1〜4° の範 囲 に 分布 して お り,圧 縮 試 験 の拘 束 方 向 と一 致 してい た.ま. (4). た,粒 子 長 軸 方 向 に お け る 路 盤 材A ,BのF1I/F22はほ ぼ等 しく,構 成粒 子 数 に は 大 き な 差 が あ るが,同 様 の構 造 を 有 して い る と考 え られ る.こ れ らの こ とよ り,粒 子 長 軸 方 向 は,接 触 法 線 の よ うに 荷 重 伝 達 に 直 接 関係 す る わ け で は ない が,粒 状 体 の構 造 を特 徴 づ け る重 要 な要 素 で あ る と言 え る. 路盤 に関 連 す る各 種圧 縮 試 験 で の載 荷 方 向 は,舗 装構造 を想 定 した とき に実 際 に作 用 す る荷 重 方 向 と 一 致 して い る .今 回 の試 験 条 件 も 同様 で あ る.こ れ 図‑17単 位 法線 ベ ク トル と傾斜 角. に対 し,砂 な どの粒 状 体 で は比 較 的 大 き な変 形 を解 析 す るた め に,想 定 され るす べ り面 も し くは せ ん 断. 表‑2異 方 性 要 素 解 析 結 果. 路盤 材A 路盤 材B 粒 子 方 向 接 触 法線 粒 子 方 向 接 触 法 線. ―118―. ア ル. ミナ ボ ー ル. Case‑1Case‑2Case‑3.

(7) 面 に あ わせ て供 試 体 を作 製 し,三 軸 圧 縮 試 験 を行 う. 今 後 路盤 の 変 形 特 性 の検 討 にお い て,粒 子 の長 軸. こ と が多 い.ま た,路 盤 は 層厚 が薄 く,変 形 が 比 較. 方 向 の 測 定 が 重 要 に な る と考 え られ る.ま た,そ. 的 小 さい た め,固 有 異 方性 の影 響 が大 き く残 る と予. の評 価 方 法 と して は,フ ー リエ級 数 に よ る分 布 形. 想 され る.し た が っ て 従 来 の供 試 体 作 製 法 で 三 軸 圧. 状 の解 析 が あ げ られ る.. 縮 試 験 や 動 的 三軸 圧 縮 試 験 な ど に よ り路 盤 の 変 形 特 謝 辞:卓 越 方 向 と接 触 法 線 分 布 測 定 用供 試 体 作 製 に. 性 を検 討 で き る と考 え られ る.. あた り,鹿 島 道 路(株)技 術 研 究所 第2研 究 室 海 老 澤 (3)粒 状 体 内部 の 応 力 テ ン ソル. 秀 治 室 長,佐 々木 雅 之研 究員 に は 御 協 力 頂 い た.ま た,ア ル ミナ ボー ル の摩 擦 係 数 の測 定 に 際 して は東. 式(4)に つ い て σ1/σ2と した 場 合 を 考 え る と,粒 状 体 に作 用 す るマ ク ロな 応 カ テ ン ソル 比 は,粒 状 体. 京 農 業 大 学 坂 口栄 一 郎 助 教 授,農. 業 工 学 科4年 生. 内 の あ る 円領 域 上 で 推 定 され る応 カ テ ン ソル 比 に表 ‑2に 示 した フ ァブ リ ックテ ン ソル の成 分 比 の 逆 数 を. 能 重 忠 政 君,路 盤 材 の形 状 測 定 に 関 して は東 京 農 業. 乗 じて 求 め る こ とが で き る.こ の 逆 数 は1よ りも小. 協 力 を得 た.記 して感 謝 の意 を表 す る も ので あ る.. 大 学 農 業 工 学 科 農 業 造 構 学研 究 室3年 生 諸 君 の御. さい こ とか ら,内 部 の あ る部 分 に お い て 生 じる応 力 比 は,外 部 に 作 用 す る応 力 比 よ り も大 き くな る 可能. 参 考 文 献. 性 が あ る.す なわ ち,粒 状 体 内 に お け る粒 子 の 回転. 1). コ ン ク リ ー ト標 準 示 方 書 「舗 装 編 」, 土 木 学 会,. や 移 動 が生 じ易 くな る も の と考 え られ る.. 2). 福 田 正, 松 野 三 朗:. 3). セ メ ン ト コ ン ク リー. 5.ま. pp. 12‑13,. とめ. 佐 竹 正 雄:. No.. 11, pp. 5‑12,. 地 盤. 5). 粒 状 体 の 力 学,. る粒 度 調 整 砕 石 と路 盤 材 を 単純 に モデ ル 化 した アル. 6). Oda,. ミナ ボ ール とそ の 粒 度 に合 うよ うに ふ るい 分 け た 路. behaviours. との 関係 を調 べ た.得. られ た主 な 結 果 を ま とめ る と. induced. 263‑270,. 1988.. 董 軍,. 中 村 和 之:. 11). 松 岡 元,. 向 に卓 越 して配 列 す る傾 向 が あ る こ とが わか っ た.. 機 構 の 微 視 的 考 察, pp. 167‑175, Tobita,. 山 元 修 一:. T.. and. お い て 生 じ る応 力 比 は,外 部 に 作 用 す る応 力 比 よ. SciencePUb.,pp.‑63‑‑70,1988.. Granular. 子 の長 軸 方 向は,分 布 形 状お よび フ ァ ブ リ ック テ ン ソル の値 とも に安 定 して い た.こ の こ と よ り,. ―119―. deformation University,. 異 方 性 を 考 慮 した 砂 の 変. Plasticity Advances. theory in. 1984.. for granular. soils. Micromechanics Science. PUb.,. of pp,. 急 建 設 技 術 研 究. 土 木 学 会,. pp. 385‑403,. 1974.. 個 別 要 素 法 に よ る粒 状 体 のせ ん 断 土 木 学 会 論 文 集,. No. 487/III‑26,. 1994.. constitutive. ブ リッ クテ ン ソル に影 響 を及 ぼ す.こ れ に対 し粒. the. Saitama. at al. eds.), Elsevier. 状 体 内 にお け る あ る 円領 域 上 で推 定 され る応 力 テ ン ソル 比 と の比 較 よ り,粒 状 体 内 部 の あ る部 分 に. 測 定 は 難 し く,こ れ は算 出 され る接 触 法 線 の フ ァ. Engrg.,. ・強 度 特 性 の 異 方 性,東. ギ ー に 対 して 最 も安 定 した方 向,す な わ ち水 平 方. (4)細 粒 骨 材 を 多 く含 む 路 盤 材 に お い て 接 触 法 線 の. 1993.. on. No. 20, PP. 71‑76,1994.. 構 造 力 学 公 式 集,. り も大 き くな る可 能 性 が あ る こ とがわ か っ た.. Vol. 32,. 大 型 平 面 ひ ず み と三 軸 圧 縮 試 験 に よ. 10). 12). と 基 礎,. VoL. 32, No. 11, pp. 31‑36, A:. anisotropy,. る 粗粒 材 の変 形. (3)粒 状 体 に 作 用 す るマ ク ロ な応 カ テ ン ソル 比 と粒. 1995.. 1976.. Ohnishi,. Materials(Shen. 所 報,. (2)路 盤 材 に お い て,粒 子 の長 軸 は突 き 固 め エ ネ ル. Found.. と 基 礎,. and. Granular. 9). わ か っ た.. Depart.. effects. ・強 度 論,土 M.. 土. pp. 56‑91,. their. 形. (1)粒 子 同 士 の接 触 法 線 に 関 す る フ ァ ブ リ ッ クテ ン. フ ァブ リッ クテ ン ソル に よ っ て評 価 で き る こ とが. of sand,. and. 松 岡 元, 平 尾 淳 一, 福 竹 毅 芳:. with. 粒 子 の 形状 に よ って 変 化 す る粒 状 体 の 力 学 性 状 を. 土 質 工 学 会,. Fabrics. 7). 8) Oda,. ソル の比 は,粒 状 体 の異 方 性 の強 さの指 標 で あ り,. M.:. と 土 の 異 方 性,. Issue, pp. 1‑59,. 以 下 の通 りで あ る.. PP. 81,. 日 本 道 路 協 会,. 1984.. 本 研 究 で は,上 層 路盤 材 と して 多 く用 い られ て い. 盤 材 に つ い て,固 有 異 方 性 と圧 縮 応 力 下 で の異 方性. 朝 倉 書 店,. ト 舗 装 要 綱,. 1984.. 4). Special. 道 路 工 学,. 1996.. model. Yanagisawa,. for granular. Materials(eds.. Satake,. E.:. materials, M.. and. Contact. tensor. Micromechanics. Jenkins,. in of. J.T.), Elsevier.

(8) A BASIC. STUDY. ON FABRIC. ANISOTROPY. OF GRANULAR. BASE. COURSE. MATERIAL Yasushi. TAKEUCHI,. Masashi and Tatsuo. KOYANAGAWA,. Tatsuo. INUI. NISHIZAWA. In this paper, the compression test and fabric anisotropy measurement of crushed stone for mechanical stabilization(M-25) was carried out, to estimate the influence of anisotropy on mechanical property of granular base course material. The mechanical property was evaluated from stress ratio - strain relationship from the compression test. And the fabric anisotropy was analyzed by fabric tensor from orientation fabric and twodimensional distribution of normals as factor of fabric anisotropy. As a result, the ratio of fabric tensor components by distribution of normals presented anisotropy strength of assembly, and orientation fabric of granular base course material was superior in horizontal direction.. ―120―.

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