乾燥砂の繰り返し単純セン断特性に関する実験的研究: University of the Ryukyus Repository

Title

乾燥砂の繰り返し単純セン断特性に関する実験的研究

Author(s)

許, 光瑞; 加藤, 進; 大城, 林

Citation

琉球大学工学部紀要(34): 197-207

Issue Date

1987-10

URL

http://hdl.handle.net/20.500.12000/1987

Rights

琉球大学工学部紀要第34号．1987年 197

乾燥砂の繰り返し単純セン断特性に関する実験的研究

許光端．加藤進愈大城林.。

AnExperimentalstudyontheCharacteristics

ofRepetitionalSimpleShｅａｒｏｆＤｒｙＳａｎｄ

ＫｏｚｕｉＫＹＯ・ＳｕｓｕｍｕＫＡＴＯ、andHayashiOSHIROo。

Summary

Thecharacteristicsofrepetitionalsimplesheartestofsoilｓａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｍｏｓｔｌｙ

ｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｌｄｙnamicsoiltest，ａｎｄｈａｒｄｌｙｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｓｔａｔｉｃｓｏｉｌtest・While inpracticalcase，sometimesitisnecessarytoobtainsomesoildatausmgthe generaltype(statictype)ofsimplesheaTtestapparａｔus・Theauthors，inviewof thelattercase，conductedexperimeIltalIyontherepetitionalsimplesheartestin

therangeoflargeshearingstｒａｉｎγ＝１～５％usingthegeneraltypeofsimpIeshear

testapparatus･ Theexperimentwasconductedinthreekindofrelativedensities(Loosestate：

Ｄ｢＝40％，MediumstateD｢＝60％’DensestateIDr＝80％),andairdryTOYOUR，

ＡｕｎｉｆｏｒｍｓａｎｄｗａｓｕｓｅｄＴｗｏｃａｓｅｓｏｆｓhearingtes上wereconducted，ｓｕｃｈａｓ：

1)Singulardirectionshearing(UsuaItest)，２)Repetitionalshearingunderconstant

cycles

ThefollowingresultsaTeobtained：１)TheinterparticlefiFictionangleofsaTId

df・ｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅｒａｎｇｅｏｆｄ〃＝18.5～25.4(｡)．ThesmaUervaluewas

obtainedinthecasesofincreasingthenormalstressappIiedinsimplesheartestdV，

ordecreasingtherelativedensityD｢、２)Theequivalenthystereticdampingfactor

hisshowntherangeofh＝２０－２９(％),thevaluehincrcasesatla埴errepetitional

shearstrainγQ，oratsmalIernormaIstressappliedinsimplesheartest風．３)The

relationshipbetweenequivalenthystereticdampinghandshearingmodulusGare

approximateIylinearatnearlylOcycles、４)ItcouldbeconsiderCdthatthechange

oftherepetitionalshearingcharacteristicsareinnuencednotonlybythechangeof

rearrangementofparticlesduetoloadingbutaslobythechangeofinterparticle

frictionanglep〃owingtoparticIecrushing．

DrySand，SimpleShearTest，RepetitionalShearing，

ExperimentalStudy，RelativeDensity，Interparticle

FrictionAngle，DampingFactor，ShearingModulus．

KeyWords 受付：1987年５月９日 ・琉球大学エ学部建股工学科 ･・琉球大学大学院エ学研究科建股工学専攻

…本鰭文の一部は日本建築学会昭和61年度大会にて発衰したものである。

牝燃砂ｸﾞ)繰り必しり1繩セン断特fiii二１１Mする爽験的研究：`i↑・DII鯵・大城 1９８ 2．実験概硬 1．まえがき ２１賦験装瞳 ，↑‘`1[賊に１１ルノ?bA蛾装i雛｣．、米ﾊﾘｸﾞ)111純．!｣ンlWi dJ(験装伍てｆｊる.、IIIhJL体ｸﾞ）&卜端｛よ峰I彫仇1.j３，１s ラズストーンで拘束ざ乢獅ノバムロイヤーイｌ１ｊ１ｊｉさイ（ ノニノンプし／により拘１１塞オ（ている、水Ｗｉびin【（1． 繊何のガィ｛ずＬＬ円！付の,(Wぃホールベア'１ングlIljih とな‐,ている,１１１<0人体の形状IJMljさ．l《，nIrIi6(iぐｎ ｄ)VlｲI1i；て沙，る.． 砂の繰り返しセン断特判1にNIIする研究１６t，Ｉ』とん ど､i<Iﾘﾔ|:側についてｲｻなわれている”iii的性１m(とIL jInqlA‘)'》る人きなｉＥズミ緬域（γ（1.1％）での総リ 返しセンlUi特竹!についても，多くの場合，堪庇効ＨＬ と繰り岨し効来のI1jlI）jに１Ｍ］して研究かけなわｵ１， jMIW処し効Ⅱヒゲ)みに注上Ｉした研究1Ａあまりf1･なわ れていない“拠除の蛾011.において，このような大き なヒズミiilijilLでのhlWlな綴りj1Ａしセン断がIllIlulにな ることＭ少ないか，砂グルセーⅡﾘﾘ特f11をⅡllUl,かにする |｛て.'よ，このmiでの研究も．IZ･'脚でﾙﾘ疋,と貯えMIZl 4Wf死でIよ「:１－６兜のＡ８匁‘化ズミ1,111inでリ)砂 ｿﾞ)l11Wjな繩11屯し」･ンＷ1輪f１４．１！IIP,かに寸驚ﾙ！と(ｊ に．１Ｗ)*Ｗ1111噸I”Ｍ,`ＦＰＭだし．職ＩｌｉＩ４（ｌ･ンIWl による砂粒｢･の繼化について(』ﾉﾄﾞ鯛しノ:” 2.2供賦体の作成方法 AI昨Ｉ１ｊｉＡＩＩ弓小･｢lMlil1i厭llj二抄“('Iifjk雌でjⅡいｆＦ １Ｉｌ､AA14の作IJ1UjMiurfl＆Ｔ(，kil'によ')搬鯛ＨＩｉ ﾉ？必IIi･』'ルイ〃&(2上りijh～た“そび)ﾉﾉiﾉ《で(」7111： ｸﾞ>７'【イｆ･lllいているが．ｲﾐｾﾞk験で【よ,式験槻c')}ﾙjiL Mlurｸﾞ)-ﾉﾉ【イとし．フルイ従仏卜燗災験')鮎ﾙﾐに よりZ1lmm．‘L71jImm，ａ()､１．（1841mmの＃1(みｲｬｫ’せと Ｌ化（､１－１参１１(“ 表－１拭科の一般ｆ|:激 供戚体密l卿よ鉛Hf荷ilmv＝0.】（kg｢/ｍｆ）を戦術 した状態で．DrI1鑓（、｢毒１１０％)．Medium(【)r＝()(） (ルハＬ《)【DSC(1)r＝40％）の３ＪllrljIIfに役通した`､,役

進範Ⅱ'1はｲⅡ対惰皮で土２％以内とした。什密腿のl没

定は３職に示す子徽実験結果を難に，ロート径を変

えて行なった。 nｍ） 2.3実験内容 実験はヒズミ制御方式により．表－２に示すよう に．一方向セン断試験のシリーズと繰り返しセン断 試験のシリーズに分けて行なった。セン断速度はｖ＝ 1.5％/mhとした。各実験シリーズは以下のとおりで ある。 図－１多璽フルイ法 相対密皮 ＤＴ（％〉 密度油(g｢八け） 土粒子比HｉＧｓ 簸大密喚７.…（g｢/､？） 艇小密皮ｒＪｍＩｍ（gI/ｃｍＩ） ＤＥＮＳＥ

MEDIUM’

ＬＯＯＳＥ 8０（i(） 4０ －－－－－－＋－－－．－－－-'-－－－－－－ １．５６８1.50311.444 --1--－ ２．６５ 1.638 1.33Ｈ 有効粒雄ＤＩＩ)(､'､） 0.13 均等係数Ｕｃ 1．３

琉球大学工学部紀要第34号．1987年 199 表－２．鰹験シリーズ 設定u}来る組み合わせであった。

均一な密度及びｉｉＩｉ途の密腿の供試体の作成のため，

予備実験として，落下満さの影靭及びロート径と密 度の関係について調べた。 （１）一方向セン断試験 Dense，MediumLooseの各密度ごとに，鉛直荷 璽をぴv＝0.25,ｑ5,1.0,2.0,2.5kgf/cmoの６段隣 に変えて，セン断ヒズミァー】5％まで一方向へセン 断した。セン断ヒズミァに対応するセン断応力1Ｆと 鉛直ヒズミｅｖを測定した。 （２）繰り返しセン断試験 繰り返しセン断ヒズミ戯７．を一定とした１０サイ クルの繰り返しセン断試験を，各密度ごとに，３段 階の鉛直荷重（ず,＝0.5,10,2.0k獣/cnf）につい

て行なった。繰り返しセン断ヒズミ戯はγ`＝±１％，

±３％，±５％の３ケースとした。 繰り返しセン断後，苔らに破壊に至るまでセン断

試験を行なった。一方向セン断試験同様，セン断ヒ

ズミγに対応するセン断応力『と鉛直ヒズミｃｖを測

定した。 3.1相対密度における落下高さの影轡 供試体容器底面からフルイの股下段までの高さＨ

を，２０cmから85cmまで変えて供試体密度の変化を調

べた。図－２に相対密度、ｒと落下高さＨの関係を

示す。全体的には高きによる変化は少ないが，ロー

ト径が大きいと落下高さが高くなるにつれて相対密

度Ｄｒが若干減少し，ロート径が小さいと落下高さ

の増加によってＤ｢が若干墹加する傾向が見られる。 この実験における堆械速度と落下高さＨの関係を図一

３に示す。落下陶さが高くなるにつれて堆械速度が

蝋す傾向があり，その傾向はロート径が大きいほど

顕著である。

図－２，図－３より，ロート後が大きいケースで

は，落下高さＨが高くなるに従い，落下する砂が中

央に集中して堆積速度が速くなるために相対密度が

減少すると考えられる。これに対してロート径が小

さいケースでは，落下する砂の鉦が少ないために中

央への砂の築中が発生せず，落下速度が増すことに

よって相対密度が増加すると考えられる。したがっ

て，落下高さが商いほど落下高さの逸し､による密度

の変化は小さいと思われるが，反面，落下向きが蝋

3．予備実験結果 Miura＆Tokiの提案した多重フルイ法は７段の

フルイを用い，ロート径を変えることにより砂の落

下量を変化させて，供試体密度を制御する方法であ

る。前述したように，本研究に用いた試験機には椴

造上スペースに限界があったため，フルイは４段と

した。フルイ４段の組み合わせは子傭実験の結果，

2.0,4.76,2.0,0.84mmの順序が鍍も広範囲に密度

試験渦 一方1イリセン断 一定変位ｉｉｉの 蝶I)１Aしセン断 方法 ｉ’ｎ ＩⅡ ‐’０Ｄ ｏＣｌｊハ ル繩西，Ⅲ９６ 吹聴 服’１ ＄ ロ γ＝15(％)まで－ﾉ:jlnj七 』■『ｊ ズう こ行 断を ン断 セン ５ 呂冊⑩５，５｜ ｎＭｈｖ０Ｉ０１ワ】ワ』 セン断ヒズミ鮒γ薊を一定にした正負1０ ｻｲｸﾙの礫I〕j型しｾﾝ断後ｲｾﾝ断 応力「がlit大脳を趣るまで11iのｿＪ１(Ⅲへ セン断する． ５００５００５００ ■０●■■ｑ■ｑ● ０１２０１２０１２ ６－０１－リーロトーひ。■Ｓｒｑ０９■■ｑＬｑ９■■Ｕ■ＯＬ■Ｉ－０１ｌ１ｌ－－－ＩＩｌＩ０１０－－－－脾上ⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡⅡ０００‐ １－ 〃、－ ，／》 肺 『旬『 ンズ セヒ ±１ －‐－→ 士３ 士５

乾燥砂の繰り返し単純セン断特性に関する実験的liIf究：許・〃u藤一大城 200 が分った。この図より．各i役定辮度のロート径。を DenseでＷ1.1mm･Mediumで]7.6,1m，LoCseで２４５ ｍｍと決定した。 すほど試料の分離を生じるij｢能ｆＩｉがあると考えら れる。落下満さ11＝20C1nよりも低い藩下問嘗ては潜 度の変化が大きくなることが,ｘｌ－２よりｻﾞ魁される ので､落下聞きＨ＝20cm,でO1iBA体のhil戊を行な_’た,， 3０．０ ｍｍ ｄ=９．３ ．＝１０．８ ．＝１３．０ ．＝１４．Ｉ 。＝１５．４ ．＝１６９ 1００ _{同一Q二-三口一一口＝ごif二垣} ２５．０ ダヘ Ｅ Ｅ 一 ℃２０．０ ｛まて□ 。－－ｕ－－ヨヨ _冊 ７５

③－－－°－－１０鋤一ｮ０－－①

_{－１１２２Ｚ ｂ７９０２４ リ９０７３５} ｜』』一一一一一。｝』』 。ｄｄｄｄｄ

一一〆一一》一》へ）

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光 5０ 1５．０ 2５ 1０．０ 0２５５０７５１００ Ｈに、） 図－２落下高さによる相対密度の変化 5.0 2０４０６０８０１００ ，バツb） 図一４ロート径による相対密度の変化 ｍｍ ＝２４．５ =２２．３ =２０７ ＝１９．０ ＝１７．９ ＝１６．９ ＝１５．４ ＝１４１ ＝１３０ ＝１０８ ＝９．３ 200 〈Ｕの、一一ｍ）す 4．実験結果及び考察 1５０ ４．１一方向セン断試験 （１）セン断強度 セン断試験によって得られたセン断強さでfと鉛直 荷、小の関係を図－５に示す。DenseDMedium，

Looseのセン断抵抗角Ｐｄは，それそSれ28.7.,別.7.,

19.3.であった。また，Ｃ＝0.05-0.()6kg｢/cnrの枯蒲 ﾌﾞﾉが卿:出された。セン断強さＴｌと鉛嵐応力ぴｖの比

より求めたセン断抵抗角pdo1tan~’（てf/ロＪ１と鉛

直応力⑦i'との関係を図－６に示す。セン断抵抗角

・doは鉛直荷重いが大きいほど小さな値となって いる。その減少馴合は鉛直荷重α,が大きくなるに従 がい，小さくなるように思われる。このようなセン

断抵抗角の拘束圧依存性は稲岡3)が指摘しているよ

うに，拘束圧がぴ゜＝0.5kgf/cmP以上になると，セン

断中に砂粒子の破砕が生じるためであると考えられ

る。本実験におけるような(邸､拘束圧下（可,＝0.25～

2.5kgf/Ｃｌ､`）の場合，セン断抵抗角への砂粒子の破砕 ＥｐＪＪｒ－Ｒ： E￣』 1００ 5０ _{5-.戸-勺－－゜－０－．/／巴} Ｚ－Ｚ－=Ｔｒ－Ｘ－－２ｇ－。;￣巴 ０２５５０７５１００ Ｈに、） 図－３落下闘菩による砂の堆積速度の変化 3.2ロート径と相対密度の関係 供試体に鉛直荷璽ワu＝0.1kgf/､Iを戦荷した状態 での相対密度と，用いたロート径の関係を図－４に 示す。相対密度Ｄｒ力処O～100％の範囲の供試体を作 成出来た。また，相対密度Ｄｒ＝53～97％の範囲で は、相対密度とロート径の間に直線関係があること

琉球大学工学部紀要鮪34号．1987年

201 の彬辮は拘束圧が大きくなるに従い，一・定liflに近づ くように思われる。 隙比状態において．主ヒズミ噸分軸の回転角‘と－_{鮫し‘Ｅ＝リーンT／４となる。}

ｒ一＝に､ｔａｎｊ

ひｖ (1) ｏＤＥＮＳＥ △ＭＥＤＩＵＭ ｐＬＯＯＳＥ ここで，征は材料固有の定数であり，粒子間摩嬢角 ⑩戯およびダイレイタンシ一係数（｡v/dγ）がゼロと

なる点における応力比〈T/酌)ｏとの間に，次式の関

係がある。 ０５ ５ ２２１

〈句Ｅｕ一一⑥二〉←ト

(烏):=縮(い-…薊(ｉｆ+÷,鰺)-]}'2１

1．０ 塩ヒズミ卿分抑Ｉの世|転角がＳ二JT/４となる点にお ける応ﾌﾞﾉ比よ')(1)式をⅢいて穂を碓定し！さらに (2)式をIⅡいて粒子1111膿擦角ｄ似を推定した結来を 災－３に派す。なお，LooseのケースについてはO 1Ul界１１１１隙比状態およびダイレイタンシ_係数がゼロ となる点がほとんどの場合iIf剛されなかったため， ｒとdIjの推定は行なわなかった。 ０５

髻日彦篁iｌ

0．５１．０１．５２．０２．５

ｍ(kgf/cm2）

図一５セン断強さでfと鉛嵐荷菰が､の関係 表－３ 方向で｡の光と。’の値の推定

霊

iは，Odaによれば一定値で ０ｍ 4０ ５ ３

（・）。□。

厚

3０ 串一、 2５ 2０ ０．５１０１．５２．０２．５

国(kgl/上ｍ２）

図一Ｂ鉛直荷麺とセン断抵抗角の関係 推定された定数応の値は，Odaによれば一定値で あるはずであるが，鉛直荷璽が大きくなるに従い減 少している。ダイレイタンシ－係数がゼロとなる点 における応力比（T/＠Ｖ)0の値は，Ｏ`448～0.495の 間に，鉛直荷重に関係なく分布しているように恩わ （２）粒子間摩擦角。‘の推定 Oda2)によれば単純セン断試験における応力比(T／ の）と主応力軸の回転角秒との間には，次式のよう な関係がある。また，主応力軸の回転角沙は限界間 密度 <sub>ﾜ、(kgf/CUP）</sub>鉛直荷重 jＣ <sub>〈て/ぴ｡)0 ｡（．）</sub> DENSＥ 0．２５ 0.5 1.0 ]､５ 2.0 ２．５ 0.653 0.563 0.545 0.522 0.517 0.512 0.495 0.450 ０．４７０ 0.462 0.4万 0.4鱈 25.42 21.18 21.05 20.21 20.42 20.47 ＭＥＤＩＵＭ 0．２５ ０．５ 1.0 １．５ 2.0 2.5 0.596 0.548 O`495 0.500 0.478 0,472 ０．４５３ 0.481 ０４５６ 0.456 0.458 0.448 22.37 21.38 １９．３７ 19.49 1９．０１ 1８，６３

乾燥砂の繰りj些しLP繩セン断特性に側する実験rl()研究：i汗・加縢・大城 202 れゐ。また，DellSeに比較してＭｅｄｉｕｍのほうが,|、 きな１K〔となっている,，（て／ヮv)IjをＯｄａの慨イヤしてい るように一雄仙であると４Fえるには、そり')分ｲiiiWinlN が静子広遡ぎるように.Ｗ,れる゜ 槻r111U醗擦ハ。〃とjHiIA11I｢砿句噛′〕ⅡU係４１，(１７に ホす。ＩＸ１ｒＩｊの災線は、ネunII擁撚１１秒〃と鉛1/[JiIi11Iの 逆数１／ひ、との１Ｍ]にＩｆＩ:線1Ｈ１係かあると仮定し,雌,１， ２卵１１法によ'ルkぬた給股である”紋｢･'111鵬擦角伽 は鉛111;ｲW､(｡,が大きくなるに従いjiIi少十月か，小＝ l0klWmfを超えると．その減少1W|作は小さくな.物 ている《， 」０‐ 軍。ロ 淵Ｅ。ＩＵＩｖｌ Ｃ･卵０．DＣ８．００ ■i○・０ ７Ｉ

ＩＪ

2６ 図－８ｌｂか｝ニズミＭｌｌ線 －２５

５k２４

０１］ の代災(1(jな例として．キⅡ小1僻l典l〕ｒ＝6()％、＄ｈＩ<〔荷 1ｊＫＤｖ＝２．<lkg｢/ｒ１Ｔ，繰り返しセン断ヒズミムl;７。＝ 企:Ｉ％の緋呆を凶－８にjlLた。縦M1にセン断応力 比「／びvをとり、横#111にセン断ヒズミγをとってい る。操I)返し回数Ｎに伴って，セン断ヒズミアに対 LijLするセン断応力比の値が大きくなっている。ルー プ形状は繰り返しセン断ヒズミ髄がた＝±３％と 大きいために，かな')ふくらんだ形状となっており， １サイクルの1111に失われるエネルギーが大きいこと がわかる。 件サイクルのセン断応力の蛾大値ＴＩ碗と繰り返し １回'数Ｎの関係を図－９に示す。全体的にセン断応力 の般大値ｒｍは繰I〕返し回数Ｎに伴って墹加してい る『瑚川1は桃I〕返しの初期に大きく１Ｎの期加にflL って'１､さくなっている。初j91のセン断応力の期加は DlmSeの鋤谷内が'１､さいほど，LooSeの場合γ・が 大きいほど火きくなっている。また，札1対溌漉が緩 いほどＮに'1Kつ左「噸の変化は大きい(VHnlがある。 jiil[火センlUi応力で、のＮ＝１の値とＮ＝10の値との 差△Ｔｍを縦軸に。初期密度を横軸にとり，その結 采を図-10に示した。7｡＝±１％の場合は，初期 密度が大きいほど，△Ｔｍは大きくなっている。γ･＝ 土３，±５％の場合には，初期密度が小きいところ ではγ`＝±１％に比較して△て“はかなり大きい が。初期密度が大きくなるに従い小さくなり，Dense になるとγ・＝±１％の場合よりも小さくなってい る。 図-11は、１０サイクルの繰り返しセン断による密 2３ ２２ ２１ うこ 2０ 1９ 0.5１．０１．５２．０２．５

Ｗ(kgf/bm2）

図－７－－jjlrリセン断での靴rllll鱗擦灼１Ｍの変化 ）]ｉ逃したセン断抵抗角0Ｍの拘束､;伏が桃は，こ の雛Wlll噸擦ｊＩＭ〃が拘LMl:に{1ＭJ;するためである と考えられる。すなわち，センlWi81jの粒･〕.･破砕によ り，砂粒子1M1のすべりが典の粒子間嬢擦角。〃で決 定されるよりも小さな応力で生じるため，拘束圧が 増すに従って，セン断抵抗角が小さく計測されるこ とになると考えられる。 4６２繰り返しセン断賦験 （1】応カーヒズミ曲線 繰り返しセン断試験で得られた応カーヒズミ'111線

琉球大学工学部紀要第34号，1987年 203 ＄＄＄ くＩＩｊ 宅ｏｐ心Ｃｓ迅幻

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０．６ ０．４ ０．２ ０．２ ０．１ ２３４５６７８９１０ Ｎ 品 1.461.481.501.521.5△１，５６１．５８

'30(ｇｆに、｡）

図－１０初期密度と１段犬セン断応力の増加 ＭＥＤｍＭ ２０ １１ （【Ｅｕ」一旦）ＦＰ

０〈ｋｇｆ／ｃｍ２）

。Ｖ＝２． 一ムー ｊｊｊ ２２２ ｍｍｍ Ｃｃｃ ノノノ 再上ｆＺ ｇ９９ ｋｋｋ ｌＩＩ ５００ ●●一Ｂ ０１２ 軍三宝 ▽ＴＶ 。００ ．△ロ ０．８

塞藁菫

０．６ _{（【Ｅｕ一一□）ｇｑ} ０００ １１０ ２０８

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０．４ 凹尼 0.2

簔毫

１２３４５６７８９１０ Ｎ ０．０６ ０．０４ LＯＯＳＥ ４２０ □ｂ● １１１ （応ＥＵへ一旦）Ｅ酉 □Ｖ＝２．０（ｋ９Ｅ／ｃｎｌ２） _０．０２ １．４６１．４８１．５０１．５２１．５４１．５６１．５８

Jao（ｇＷｃｍ３）

図－１１繰り返しセン断による密度増加通 ０８ ０

蕊鑿

０６ ０．４ _５ 度増加過△河を縦軸にとり，初期密度７．゜を横軸 にとっている.Looseの場合，猫＝±１％に比較し てγ･＝±３，±５％はかなり密度増加が大きいが， γdoが増すに従い，その差は小さくなっている。こ れは前述の△Ｔｍの変化に関係があると思われる。 すなわち，初期密度７．゜が小さい場合，γ圏＝±１％ ０．２ １２３４５６７８９１０ Ｎ セン断応力と各サイクルの関係 図-９

乾燥砂の繰り返し蝋純セン断特性に膜|する災験I(｣研究：iif・ﾉjU麟・大城

204 Ｒ＝０，６）であった。大きな1ニズミ微減での等ＩＩＨｉ減

灘定数,Ｉは橡リ返しI【i,数Ｎが少ない段Miiではセン断

ヒズミ．癖度および拘収腿の彩聯を受Iナるか、Ｎ:辰 IUIiij後になると，ほぼセン１Ｍ;ｌｉＷ１ｉ憾数(jのみのｌｌＵ数 として災わすことかｌｌｌ来ると`UAわれる． に比較して7.-±３．±５％はかなり籍痩地ﾉﾉ11か 大きいため，△て､はた＝±１％の繰り返しセン断 のほうか他のケースよりも小さな価となっていると 忠われる。また，初101密喚か大きくなると密皮liijjⅡ が'１､さくなり，その結果，Ｎ＝１のセン断応力の肌 かすでにセン断強さ「fに近い11(となっているγ､＝ ±３，±５％のほうが，泥＝±１％に比較して小 さな△ｒｍとなると忠われる⑳ （２）等価iMb蕊鑓数ｈ 繰り返し､j'数Ｎと，Cji-1Zに'ﾊﾟす式より求めた箙 Imj減、蕊定数１１のllU係を|則･･１３に小す”cxlIj折織Ijj匹 しセン断ヒズミー脳（γ‘`＝上１，、し：j、十sリオ)，什 鉛111:ｲ叶爪（け、澤l).５，Ｍ)，２.()|`K｢八mf）二とに-ハｊ ヅトした｡，（派|】かlXPlMic，△111かＭ〔?dium，’１１:'1が Ｌｏ(旧ｅを7（している”いくつかのケー.スに」Bいて． Ｎ＝｝におけるiMC斑施数1,かＮ＝Ｚに｣；l）らlli轆>と 数１１よりも'1,巻くな-’ているか．余休(１ｹに1.k聯IiHiiMi 蕊定数11は繰りj必し１１Ⅱ激Ｎに(１１な＝,て聯'二illL少する 慨lr1がある。繰り返しセン断ヒズミ髄７．が入きい ほど．等ＩｉＩｉ減衰定数1,の他は大きく，jMiリjuLLIjl数 Ｎに伴なった減少も小さくなる。また，鉛ItI荷Ⅲ｡， が大きいほど等価滅溌定数ｈは'1,きなｲ１kとなってい る。 4.3繰り返しセン断後の一方向セン断試験 （】）セン断強腫 繰りj里しセン断後榊続して一万ｌｂIへセン断し，ｉⅡ'１ 》iiきれたセン断応力の岐大|『〔Ｔ『よりセン断lIf抗角 dqIをポリ》たところ，txI-15に'j《す緋果となった” txllII，綴ilqlIはセン断抵抗仇。ｌであり，柵ｉ１ｉｌ１１は繰り i(Aしセンlwiヒズミｌｉｌ７,`で′,る“７mの1ＷⅡIに(1【い、 &2シlUi)Mij｝｢I＃１，がjwD1iしており．そ‘〕j1Iiｶl111iI合は Iljjlul辮峻か'q'るいトユど大きくなっている飼このこと IjLlxl’1において，IiUjUI辮腫が'A)jるい'』ど繰り返し 牡ンⅡ！iによる瀞度１１Ⅱ｣Ⅱが上きいことと関係があると ,Ｗうれる⑪γハーー３，＝５％において，Looseの セン断抵抗角。。がMediumの他に比較して大きな 仇となっているが，これはLooseの繰り返しセン断 拭験に用いた砂が，比較的セン断試験に供した回数 が少ない試料であったためと思われる。 （２）粒子１１M廠擦角②，の推定 一方ドリセン断試験の掛合と同様な方法によって求 められた定数だ，ダイレイタンシ_係数がゼロとな る点における応力比（で／⑬)｡および粒子間摩擦角 。蝉を表－４に示す。定数ACの他は一方向セン断の ケースと同様．鉛直荷重が大きいほど小さく，密度 が密であるほど大きな値となっている。定数死の他 は一方向セン断の値と比較すると，繰り返しセン断 により密度が増すためＩＣの値も大きくなると予想さ 』lしるが．DeTIseのデータには若干減少するケースも みられる。 ダイレイタンシ一係数がゼロとなる点における応 力比（Ｔ／ロ,)oの(１１〔は，鉛直荷欺が大きいほど大き な値である。これは鉛直荷砿が大きいほど，繰り返 しセン断による密度の増加が大きく生じるためであ ると思われる。一方向セン断のケースと比較して， （て／＠Ｖ”は繰り返しセン断により，全体的に小さ な値となっている。 粒子間摩擦角@似と乾燥密度ｒｄの関係を図-16に 示す。図中，○印は一方向セン断試験，△，□，▽ 印はそれぞれ７。＝±１，±３，±５％の繰り返し セン断後の一方向セン断試験に対応している。なお， 実線は鉛直荷重ヴザー0.5kgf/函，破線はロ，＝ＬＯ

評

②一① 図１２等価械灘定数 Ｎ＝１０における等(IIE減衰定数ｈとセン断弾性係数 （鍍大セン断応力“とその時のセン断ヒズミァの 比Ｔｍ／γ）の関係を図-14に示した。図中，○印は De埴eを，△印はMediumを，ロ印はLooseを示して いる。等価減衰定数ｈとセン断弾性係数Ｇには，密 度，拘束圧に関係なく直線関係があるように思われ る。他の繰り返し回数においても，Ｎ＝10の場合と ほぼ等しい関係が見出きれるが，繰り返し回数が少 ないほど相関係数Ｒはゼロに近い値（Ｎ＝１のとき

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iit燥砂の縦')返し｣１１純セン断特ﾔ|;に111Ｉする爽駄的I11f死：許・jjl1搬・入城 206 3５ ｏＤＥＮＳＥ

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2０ 図-14.1ニンlWilIl(ﾔ'1係数と聯Iillj減皮定散c')|IU係 １３５ 妬（恥） 図－１５織りi&しセンWilニズミ１AとセンlUiUL抗ﾉﾘのllU係 表－４櫛')j匹しセンlWi俊のＪｊＩｉリセンlWi セン断ヒズミ脳 γu(％） ±１ ±３ 土５ 瀞度 I〕ＥＮＳＥ ＭＥＤＩＵＭ LＯＯＳＥ ＤＥＮＳＥ ＭＥＤＩＵＭ L〔)ＯＳＥ I〕ＥＮＳＥ ＭＥＤＩＵＭ ＬＯＯＳＥ 鉛iju荷噸 い(kgl/cmP） (〕． ２ ５ (〕 ０ ０ ２ ０ ５ 0 0 ５ １ (） ２ (］ (） ５ １ 0 ２ ０ ２ (） ２ 0 (〕 ５ ０－０－ ５》⑪０』５ Ｉ ０ ２ ０ 0 ５ １ ０ ２ ０ ０ ５ 1 0 ２ ０ IF 0５９０ 0 54(） (て／＠Ｖ>ｃ 0.41(） 0 440 d似(.） 2１．３ 2０．２５ 0 512 (） 458 1９ 8５ ０ 550 0 392 1９ 5６ ０ (） [Ｉ 495 493 528 ０ (） ０ 400 422 408 13 1８ 1９ 0８ 5３ 2０ (｝ 528 (） 405 1９ 1４ 0 495 (） 427１８ 7０ ０ 588 (） 427 2１ 5７ ０ 545 0 4４１ 2０ 4２ 0 ０

０’０－００－０’０

53010 558０ ５２３Ｉ） ＿_---.-0-５１２１０

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455 ４０］ 413 44］ 402 42(） 4iI9 440 2０

鋤一脚一脚一加一加一ｍ一ｍ

2８ 0１ 1６ ４６ １０ ()１ ０７ ６１ ０555 ０ 425 2０ 4０ 0538 ０ 436 2０ 1０ ０558 0 408 2０ 1５ 0 535 0 405 1９ 3５ 0532 0 426 1９ 7１ 0 573 ０ 397 2０ 4４ 0 550 0 429 2０ 3２ 0 545 ０ 442 2０ 4４

jit球に；:ｊ７補ｌｊ紀譲輪34号、1987年 207 これまで繰り返しセン断によってセン断特性が変 化することは，jlli械榊造が変化するためであると考 えＭＬて来たが，粒ｲ･間嶬擦角伽も変化すること をミゲえると’jlli繊榊造の変化だけでなく，粒子破砕 による粒子形状の変化もその原因であると考えらｵし る.、

激|)…

＿ＵＶ＝０．５（ｋ９ｒ／ｃｍ２） 226 ＵＶ＝１．０（ｋｇｊＥ／ｃｍ２） ＵＶ＝２．０（ｋｇｒ／ｃｍ２） 角 ５．まとめ （ｏ〉 2３

愚

_{以上の総采をまとめると次のようである。} （]）粒ｲ･lllll籍擦角‘似は鉛ifr荷奴び，力輔犬するほ ど．供試体癖度がゆるいほど小さな値となる。 鉛ｉｆ【荷1Kの端大による粒二r間際擁角山の減少 のi1H1合は，ワ,＝1.01(g｢/cmfを越えると'|､巻くな る。 （２）辮価減褒定数ｈは繰り返しセン断ヒズミ澱γロ が大きいほど，鉛ｉＥ荷亜のが'１､さいほど大き な値となっている。大きいヒズミ領域での等価 減衰定数ｈはＮ＝10前後の繰り返しセン断を受 けると．セン断弾性係数Ｇに対して直線関係を 示す。 （３）繰り返しセン断によるセン断特性の変化は， 堆積構造の変化だけでなく，粒子破砕による粒 子間摩擦角如の変化も一因となっていると考 えられる。 なお，本研究を遂行するに当たり，井崎透君（現 前田建設工業)，吉川充郎君（現村本建設）の助力 を得たことを記して感謝の意を表する。 2２ 2１ へ､丑一一一・fｆ 、 2０ 口 1９ 、〃 妃夕 □（ 1８ 1.501.521.5ム１５６１５８１．６０１．６２

．５０(gf人耐）

図－１６繰り返しセン断後の粒子間麟擦角艸の変化 klWcIr，一点釧線はワー2.0k店f/cm`を示している。 Denseのび､＝0.5kg｢/cmlの一方向セン断試験の値は 他のデータと異なった慨1iiIを示しているため，図一 ７において岐小２剰法で得られた曲線より推定し た値（ルー22.50｡〉を，図中，＋印でプロットした。 以下の考察ではこの＋印をより真の随に近いと考え ることにする。繰り返しセン断試験の結果のプロッ トに用いた乾燥密度701は，Ｎ＝10のサイクル力轆了 する直前にセン断応力力wゼロとなった.点の値である。 繰り返しセン断試験の撒子間摩採阿山の万が一方 向セン断試験の値よりも大きい場合もあるが,６匁が 供試体辮度によって轍大することを肴蝋すると，繰 り返しセン断によって、粒子lHl廉擦角が減少してい ると考えられる。鉛直荷璽、＝0.5kg｢/cmPに比較し て，ロ,＝10,2.0kgf/CUPになると0.5.～1.5.程偲離i［ 子間摩擦角｡座は減少している。Mediumの場合， ぴv＝2.0kgf/CUTより。ｖ＝1.0kgf/“のほうが小さな 粒子間麟擦角となっていることは，鉛直荷、が＠Ｖ＝ 1.0kg『/cm8以上になると，鉛直荷璽によって粒子間 摩擦角山があまり変化しないことを意１床している と思われる。 参考文献 11Miura,SandToki,Ｓ:Asampleprepara-tionmethodanditseffectonstaticaThd cycIicdeformation-strengthpropertiesof sand，soilsandFoundations，Vol、２２，Ｎ０．１， ｐｐ６１～ｐｐ７７，（1982-5)． 2)．Oda,Ｍ､：ＯｎｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎＴ/ぴＮ＝Ｋ・ｔａｍｊ ｉｎｔｈｅｓｉｍｐｌｅｓｈｅａｒｔｅｓｔ，Soi1samdFounda‐ tions，Ｖｏｌ，１５，Ｎ０．４，ｐｐ３５～ｐｐ４１，（1975-121 3)．寵岡文夫氏：「海洋海岸工学と土質」３． 海底・海鰐土層の工学的性質３．２海砂，土と錯 礎，ＶＯＬ３５，No.２，Ser・ＮＯ３４９１ｐｐ､８１－pｐ 87,（1987-2)．