On the method using stress-strain curve in thedetermination of the residual strength ofoverconsolidated clay
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(2) 九 大 農 学 芸 誌(Sci.Bull.Fac.Agr.,KyushuUniv.) 第26巻. 第1‑4号281‑291(1972). セ ン断 応 力− ひ ず み 特 性 を 用 い て 残留強度 を求 める方法 藤 川 武 信 ・加 来. 研 ・宜 保 清 一. On the method using stress-strain curve in the determination of the residual strength of overconsolidated clay Takenobu. 1.は. し. Fujikawa,. が. Ken Kaku and Seiichi Gibo (1968)は. き. 過 圧 密塑 性 粘 上 斜 面 の 進 行 性 破壊 の 機 構. と τrの 関 係 を 指 摘 し た.こ 地 ス ベ り 機 構 と 関 連 さ せ な が ら三 軸 圧 縮 試 験 に お け. てBishoP,A.W.お. る 軸 ひ ず み や 直 接 セ ン 断 試 験 に お け る水 平 ひ ず み の 増. Marsland,A.お. 加 と 共 に 強 度 が 誠 少 す る 性 質 や原因. Skempton,A.W,(1964)の. さ れ て お り,著. 者 ら も2,3試. に 関す る研 究 が な. み た が,残. 留 強 度(τr). を 求 め る 十 分 な 手 法 は ま だ 確 立 さ れ て い な い.そ 者 ら は 今 ま で の 研 究 を 基 礎 に し,応 比 や 時 間 効 果)に ε曲線)が. と し て,τ 〜 ε曲 線 を 利 用 し,求. て,trを. 圧密 著. に ピ ー ク の 位 置(Ef,Tf). τ〜 ε 曲 線 の 形 が. 断 速 度(vs)と. 力 履 歴(過. よ つ て セ ン 断 応 力 〜 ひ ず み 曲 線(τ 〜. 種 々 に 変 化 し,特. とそ の 後の. れ で. め られ た実 験 値 に セ ン よ る影 響 を考 慮 し. 決 定 した,. 2.残. は. 提 案 に よ る 繰 返 しセ ン. 験 を 行 な つ た.. ま た,事. 前 セ ン断 面 を 施 した試 料 に対 して三 軸圧 縮. 機 構 を 用 い た 試 験 と し て,Chandler,R.J.(1967) は 試 料 圧 縮 時 に 載 荷 面 に 起 る水 平 方 向 応 力 を 最 小 に す. W.,Webb,D.L.お. れ に 対 し,BishOP,A.. よ びLewin,P.1.(1965),. Webb,D.L.お. よ びAssociates(1969)ら. の 試 験 を 用 い,こ. は従 来. の 水 平 方 向応 力の 影 響 を補 正 す る こ. と に よ つ て τrが 求 め ら れ る と し た,. 留 強 度 に 関 す る 従 来 の 研 究. 過 圧 密粘土. や 固 結 粘 上 に お い て,ピ. 3.著 i)τ. ー ク強 度(τf). か ら τ,へ の 強 度 低 下 が 大 き い 時 に は,そ 定 は τrに. よ びButler,M.E.(1967)ら. る よ う な 装 置 を 考 案 した.こ. τ.の 大 き さ に 関 係 す る. 過 圧 密 比(OCR)に. 断(箱)試. れ に 関連 す る 試 験 と し. よ び1.ittle,A.L.(1967),. の斜 画 の安. 者. 〜 ε 曲 線 とτrの. 過 圧 密粘土. ら の 考 え 方 関係. に お い て セ ン 断 試 験 を 行 な う とFig.1,. よ つ て 大 き く 支 配 され る とい うこ とが. Skempton,A.W.(1964)の. 研 究 を は じめ,多. く. の 研 究 者 に よ つ て 明 ら か に さ れ た.Gould,J.P. (1960)は 海 成 堆 積 土 に つ い て の 破 壊 の 解 析 か ら, ≪土 の 強 度 は 現 場 に お け る 過 去 の セ ン断 変 位 に 比 例 し て 減 少 す る"と tionに. して,probabletrueinternalfric‑. 等 し い よ う な 現 場 強 度 の 下 限 値 を 提 案 した,. Skempton,A.W.(1964)は 要 性 に 注 目 し,室. 過 圧 密 粘土 の τrの重 内 で 測 定 さ れ る τrと 多 くの 地 ス. ベ リで 働 い て い る セ ン 断 強 度 と の 相 関 を 示 した.そ. れ. に つ い て の 実 例 がHutchinson,J.N.(1967)ら. に. よ つ て 報 告 さ れ て い る.そ. れ に よ る と,"土中. リ面 に お け る祇 抗 は 室 内 で 測 定 さ れ るτfよ ン 断 強 度 に よ る"と. して い る.ま. の スベ り低 い セ. た,Bjerrum,L.. Fig. 1. Variation of the relationship between 7 and e with the change of overconsolidation ratio..
(3) Fig. 3. Variation in strength with test duration for a saturated clay in the range of undrained condition (by Casagrande, A. and Wilson, S.D., 1949). (τa)お よ び時 間(ta)の 対 応 す るpbは. 関 数 で あ る.ま た τb,tbに. 次 式 か ら容 易 に決 定 され る.. 9＝paτa＝pbτb(3‑3). Fig. 2. Variation of the relationship between z and e with the change of preconsolidation stress and normal stress keeping the overconsolidation ratio constant.. す なわ ち ＝pa(τa/τb) pb ＝Pa/[1‑palog(tb/ta)](3‑4). 2の よ うな τ〜 ε 関 係 が得 られ る.OCRが. 大 き くな こ れ に 対 し筆 者 ら はusの. 如 何 を と わ ず,τ. 〜us関. るほ ど破 壊 ひ ず み(εf)は 小 さ くな り,τfは 大 き くな る,そ して ピー クを過 ぎ る と,終 局 的 に はτrに 漸 近 す る.す なわ ちOCRの. 変 化 に よ る τ〜ε曲 線 の特 性. に は 次 の よ うな 重 要 因が あ る. ①τfの. 係 を 以 下 の 如 く求 め た. vsが. 減 少 す る に し た が つ てvsの. に お よ ぼ す 影 響 は 減 じ,τ τu=τ‑τv,こ. 変化. こで. は. 変化が. τu(実. τの変化. 際 の セ ン断 成 分. τ.は 時 間 の レ オ ロ ジ ー 成 分)に. す る.. ②. εfの 変化. ③. ピー ク値 に お け る曲 率 変 化. ④. ピー ク値 以後 の強 度低 下率 と その 漸 減部 の状 態. 斂. 曲 線 上 の 任 意 の 点 に お け る 接 線 の 勾 配 は,(τ‑β)に よ つ て 変 化 す る と 考 え る と,次. ゆ え に過 圧 密 粘 土 に お け る τ〜 ε 曲線 を 式 化 で きれ. の よ うに お くこ とが で. き る(Fig.4).. ば,そ の特 性 が よ り明 らか にな り,測 定 可 能 な 範 囲 内 の 実 験 結果 か ら測 定不 可能 な大 きな ひ ず み に対 応 す る [yを 予 測 で き る. ii)セ. ン断 強 度(τ)と セ ン断 速 度(us)の. Casagrande,A.お. 関係. よびWilson,S.D.(1949). に よ れ ば過 圧 密 粘 土 が飽 和 して い る場合,非 排 水 セ ン 断域 で は,強 度 は 近似 的 に時 間 の対 数 に関 して 一 次的 に減 少す る.こ の 関係 はFig.3の. よ うにな り,次 式. で 表 わ され る.. Fig. 4. General variation in strength shear speed (r-:: 1og vs) in the whole of drained and undrained conditions.. す なわ ち. こ こで. お くと. レ オ ロ ジ ー 的 減 少 係 数 と 呼 ば れ,強. η はvsの. (3‑5)を. τt=τa[1一palog(t/ta)}(3‑2) こ こ でpaは. with range. dτ/4η=α(τ‑β)(3‑5). の τl=τa[1‑(q/τa)log(t/ta)] q/τa=paと. 収. (τ‑β)＝ 度. す なわ ち. 対 数,α. 積分すれば αη＋C ln. お よび. β は 定 数,.
(4) τ‑β==Ceα. η=log拶. η(3‑6). 、 だ か. τ=β. ら. 十Ceα･logVs(3‑7). (3‑7)に. お い て,vs→0の. 時. τ=τuで. あ る か ら. τu. ゆ え に(3‑7)は. 次 式 の よ う に な る.. τ=τu+Ceαlogus(3‑8) (3‑8)の. 右 辺 の 第2項. は τvを 意 味 して い る.す. な. わち τ=τu+τv(3‑9) よ つて. τ‑logUS曲. 線 を 表 わ す 式 と して(3‑8)が. 与. え ら れ る. vsの. 代 り に 破 壊 時 ま で の セ ン 断 時 間(Tf)に. 強 度 を 表 わ す 場 合,usとTfが. 対 して. 互 に反 比 例 の 関係 に あ. る こ と か ら(3‑8)は τ=τu十Ce‑rlogTf(3‑9) と な る.. 4.τrを. 決 定 す. Fig. 5. Expressions representing r - a relationship after passing the peak : a) the expression by Kondner, R. L. (1963). b) the expression by authors which gives the peak strength and the final strength simultaneously.. る 式 を 以 下 の ご と く求 め た.. i)長. 期試 験に よる 場 合. Fig.5(b)のAB曲線. 超 緩 速 度 の も と で ひ ず み が 起 つ て い る の で,垂 力 は 有 効 応 力 と して 作 用 し,強 で あ る.そ. れ ゆ え,あ. 度における. 変 位 に 対 応 す る最 終 強 度(τu)*は. す る.す. なわ ち近 似 的 に. と な り,そ. →. を 表 わ す 方 程 式 と して(4‑2). が 考 え られ る.. τvは ゼ ロ. る 一 定 過 圧 密 比 の粘土 試 料 に お. い て,大. ε＝ ∞. 直応. τrと 一 致. 境 界条 件 は ε＝ εfの 時. τ=τu=τr. の 時 のτfは. ε=εf→. τ=τf. と な る.. τ=τr=/C(4‑4). Kondner,R.L.(1963)は. τ〜 ε 曲 線 を 次 式 で (4‑3)お. よ び(4‑4)よ. り. 表 わ して い る. ＝b(τf2‑τr2)(4‑5). a. τ=ε/(a十be)(4‑1) (4‑4),(4‑5)お. こ こ で,a,bは ε=∞. の時. す ぐ求 め られ る が,最. そ の う え ピ ー ク(ε/,Zf)を に 直 後)の. り. τ=τr̲=1/b. こ の 式 は 計 算 が 簡 単 で 変 曲 点 以 後 の τ〜 ε 特 性 を よ く表 わ し,τyが. よ び(4‑2)よ. 係数. 大 値 を も た ず,. 通 ら な い の で 破 壊 前 後(特. τ〜 ε 特 性 を 表 わ す こ と は で き な い(Fig,. また 圧密 長 期 セ ン 断 試 験 よ り 求 め た 強 度定 数 を 用 い て破 壊 規 準 を 表 わ せ ば 次 の よ うに な る.ま ず Coulombの. 規 準 お よびMater‑Coulmhの. ,τrに 対 して それ ぞ れ. 5(a)). そ こで 著 者 ら は τfと. τrを 同 時 に 表 わ す 式(ε ≧Ef). *実 験 上求 め られ る大 き な ひず み に対 す るr=const. ,の 値 を 最 終 強 度 と名 づ け た.. 規準 は τf.
(5) ゆ え に(4‑7),(4‑8)よ. り(4‑6)は. (4‑9)お. り. よ び(4‑10)よ. とな る.こ こでbは. 土性 お よびOCRに. よつ て決 ま る. あ るが,測 定 値 に対 して 時 間 効 果(セ ン断 速 度 が 強度 に お よ ぼす 影 響)に よ る補 正 を 行 な う必 要 が あ る.. 定 数 で あ る. ii)急 速 試 験 に よ る場 合. セ ン断 速 度 がvs1で. 急 速試 験 の場 合 は,長 期試 験 に おけ る手 法 と同様 で. こ れ か ら急 速 試 験 に お け る ピ ー ク 強 度 τf1お よ び最 終 強 度 τueは. それ ぞ れ. τfq=Cfq＋. と同様 に次 の 形 で 表 わ され る,. 最 終 強 度 に 対 し て は,そ う に な る.た. よ. 問 題 とな る大 き な ひ な る の で τuは エ ネ ル ギ. ー補 正 の 必 要が な い. そ れ ゆ え,あ. σ は 全 応 力 で あ る、. し た が つ て,こ. れ ぞ れ(4‑14),(4‑15)の. だ 最 終 強 度(τu)が. ず み に お い て はdy/dx÷0と. σtanφfq(4‑14). τuq=cuq+σtanφuq(4‑15) こ こで. あ る時 の τ−ε曲 線 式 は(4‑11). る 与 え ら れ たusに. 対 す る 強 度 か らvst. に 対 す る 強 度 を 求 め る た め に,前 の 急 速 試 験 か ら長 期 強 度 に お け る ピ. ー ク お よび残 留 強度 パ ラ メー ターを 推 定 す るた め には. τ〜vs関. 係 を 用 い る,τ. で 述 べ た. よ びTfの. 対 数 と近. はvsお. 記 の3節. 似 的 に 一 次 関 数 関 係 に あ る の で,(3‑1)か 時 間 効 果 に よ る 補 正 を 行 な わ な け れ ば な ら な い.. ら. ピ ー ク 強 度 に 対 して. 般 に 実 験 か ら得 ら れ る セ ン断 強 度(τ')は 一 次 式 で qf‑(τfl‑τf2)/log(vs1/vs2)(4‑19). 表 わ さ れ る.. 最 終 強 度 に 対 して. τ'=乙τφ+τd+cc(4‑16). =(τu1一. τu2)/log(vs1/vs2)(4‑20) qu. こ こ で τφ は .Lの 内 部 マ サ ツ 角 に 関 す る有 効 マ サ ツ 成 分 でvSに M.J.,1960)の. で 変 化 が な い と 仮 定 す る.τdは. ず み エ ネ ル ギ ー 成 分 でτd=σ.dy‑dx＝dydxadr/dtで れ,幾. こ こ で サ フ イ ッ ク ス1お. よ つ て あ ま り 影 響 さ れ な い(Hvorslev,. 分時間. の 増 加 と 共 に 減 少 し,長. に な る.Ceは. 有 効 粘 着 力 成 分(粘. ジ ー 成 分Cu)で. (4‑16)よ. 性 成 分Cuと. の で,Ce;‑Cuと. 示 さ. 期試 験 で は ゼ ロ. 時 間 に よ つ て 大 き く影 響 さ れ,長. 験 に お い て はCU=0な. ひ. レオ ロ 期試. ま た,マ. 対 す る も の で あ る.. φf2=τ φf.. 9rf‑{(τ. φf+Cf1)‑(τ. φf+cf2))/log(vsl/vs2). =(Cf1‑Cf2)/log(vs1/vs2)(4‑21) す なわ ち. φ＋ce(4‑17). Cf2＝cfi‑qflog(vsl/vs2) =Cfl[1‑pf1log(vs1/vs2)](4‑22) こ こ でpfiは(3‑2)のpaと. τ ＝ τφ+ce(4‑18) τ は 測 定値. で あ る.(4‑18)は. よ びvs2に. τφ は セ ン 断 速 度 に よ つ て 影 響 さ. した が つ て,(4‑19)は. す なわ ち. ここで. サ ツ成 分. 実 験 が 容 易 な範囲. れ な い と仮 定 して あ る の で,Tφf1=τ. な る.. り. τ'‑τd=τ. 内 の セ ン 断 速 度vs1お. よ び2は. τ'を. エ ネル ギ ー 補 正 した もの. 急 速 試 験結果. の ピー ク強 度 お よ び. け る.qf 1=qf/cf1(4‑23). 同義 で 次 の よ うにお.
(6) 同 様 に(4‑20)に. な る よ う に 成 形 し た.所. 対 して も 次 の よ う に お け る.. 定 の 先 行 荷 重(P)で. 態 に な る ま で 圧 密 し(15時. ρu1=qu/Cu1(4‑24). 所 定 の 垂 直 荷 重(σ)の した が つ て 任 意 の セ ン 断 速 度(vst)に. 対 す る ピー ク. 強 度お よび最 終 強度 の粘 着 力成 分 は. そ して15%ひ. 間 圧 密),そ. 定常状. の 後 除 荷 して,. 下 で 膨 張 さ せ る(8時. ず み で 第1回. 間 膨 張).. セ ン断 を 終 え,セ. ン断 箱. を 原 位 置 ま で 復 元 し て 再 び セ ン 断 す るCvti‐n.0114%/ mina.. cft=cf1[1‐pf1log(vs1/vst)](4‑25). ii)過. Cut=Cul[1…pu1log(vS1/vst)](4‑26). 圧 密 粘 土 の セ ン断 に お け る時 間 効 果. 中 製一面 セ ン 断 試 験 機 に 変 速 装 置 と 自 動 撮 影 装 置 を (4‑18),(4‑25)お. よ び(4‑26)よ. ＝cft+τ. φf(4‑27). τut＝cut+τ. φu(4‑28). tが十分. 長 期(vstが. 場 合,(4‑27)お 度,残. τft. 取 り 付 け,セ. ン 断 速 度 を 変 化 さ せ る.試. 体 の 作 成,初. 期 条 件,圧. 超 緩 速 な セ ン断 速 度)で. 留 強 度 を 表 わ す,そ. ある. そ れ ぞ れ 真 の ピ ー ク強. の 時(4‑28)の. の で,Cut=cu=crと. 粘 着 力成 分 な る.結. 局 ピ. ー ク強 度 お よ び 残 留 強 度 は 次 の 形で 示 され る こと に. iii)急. 中 型一 面 セ ン 断 試 験 機 を 使 用 し,15ひ 要 な セ ン 断 時 間 を25分. して セ ン 断 速 度 以 外 す べ て 長 期 セ ン 断 試 験 と 同 条 件 と す る. 圧 密 比 の変 化 と強 度 特 性. 1〜128ま φf(4‑29). で 種 々 変 化 さ せ た 過 圧 密 状 態 の 供 試 体 をvS. ÷1(%/min)で (4‑28)から φr(4‑30). 3,4で る の に,こ. セ ン 断 し た.試. 成,圧密･膨. τr＝Cr+τ. 件 と す る.. 以上 述 べ た理由. に よ つ て,残. 留強 度 を 求 め 6.実. 験結. 断 面 を有 す る供 試 体 な どの 特 殊 な方 法 を 用 い る代 り. i)τfお. よ び ち,とvsの. に,従. Fig.6は. 内 山 田粘土. 来 の 直 接 セ ン 断 試 験 や 三 軸 圧 縮 試 験 結 果 の τ〜. ε 曲 線 式 か ら得 ら れ る最 終 強 度(τu)を し,τrを. 料および 供試体の作. 張 方 法 に 関 して は 長 期 セ ン 断 試 験 と同条. れ ま で 行 な つ た 長 期 繰 返 し装 置 や 事 前 セ ン. つ て補正. ずみ に 必. と す る(vs÷0.62%/min),そ. 小 型 セ ン 断 試 験 機 と 標 準 圧 密 試 験 機 を 用 い,OCR‑=̲. 、ら. τf=cf+τ. 密 ・膨 張 方 法 に 関 し て は 長 期. 速 セ ン断 試 験. iv)過. な る. (4‑27)カ. 料 お よ び供 試. セ ン 断 試 験 と同 条 件 と す る.. よ び(4‑28)は. に お い てc"=0な. り. 時 間 効果 に よ. 求 め る 手 法 を 提 案 す る.. を 示 し た も の で あ る.前 ち,係. 数. α,β. の 勾 配dτ/dη. 5.. 果 と 考 察 関係. に お け る τfとvsの 述 した よ う に(3‑7)が. お よ びCを とτfを. 実 験結 果 成 り立. 決 め るた め に 曲線 の接 線. 図 示 した の がFig.7で. あ る.. この 曲線 は i)長. 期 セ 実験方法 ン断 と繰 返 しセ ン断 試 験. 中 型一面. セ ン 断 試 験 機 に 緩 速 装 置,逆. び 自 動 撮 影 装 置 を 取 り 付 け,過 を3回. 繰 返 し セ ン 断 す る.そ. 長 期 強 度,第3回. 戻 し装 置 お よ. 圧 密 状 態 に した供 試 体 して 第1回. セ ン断 強 度 を. セ ン 断 の 最 終 値 を 残 需 強 度(τ3r)と. す る.. τ=0.553+0.25e1.020loges(6‑1) で 表 わ さ れ る. 有 明粘土(P=4.0(kg/cm2),σ=0.3(kg/cm2))の 場 合,Fig.8に. 示 さ れ て い る よ う に τfとlogvsの. 試 料 と して 内 山 田 粘 土 と 有 明粘土. 間 に は 一 次 関 係 が あ り,(4‑19)が を 使 用 し た が,初. 期 条 件 を 同 一 に し た 試 料 を 繰 返 し,等. しい湿 潤 密 度 に. Table. 1. Soil. 厳 密 に は3節 つて も. properties.. で 述 べ た よ う にvsが. 成 り 立 つ,(し. か し. 限 り な く小 さ くな. τ は ゼ ロ に な ら な い あ る 一 定 の τμ に収斂 す.
(7) Fig. 6. Typical relationship between the peak strength (rf) and the shear speed (i3) obtained with direct shear tests on Uchiyamada clay. Table 2. q of Ariake. here a=0.3*: the others. sample : sample. of wf=8O of wf=74. clay.. (%) (%). Table 3. 4 of Uchiyamada. る.ま. clay.. た,非. 常 に 大 き いvsで. で あ る た め,も. 適 用 し な け れ ば な ら な い.)図 0.7(kg/cm2)に れ ら の 勾 配qfを る.上. Fig. 7. r — dr/dii relationship determing a and /9.. は τの増 加 が双 曲線 的. し全 域 を 考 慮 す る の で あ れ ば(3‑7)を 中,σ=0.1,0.3,0.5,. 対 し て も 同 様 な 関 係 が あ る の で,こ 平 均 し てqfav.=0.100が. 求 め られ. 記 の 内 山 田 粘 土 に お い て もus=2.705(%/min). に 対 す る強 度 を 省 略 し て 近 似 的 に(4‑19)が と す る.. 成 り立 つ.
(8) Fig. 8. Relationship between the peak strength (zf) and the shear speed (vs) obtained with direct shear tests on Ariake clay (z-1 varies linearly with log vs).. Fig.. 9. Variation. (vs) with the mada clay.. in the shear. 最 終 強 度 τuとvsの をFig.9に. final. speed. strength. on. Uchiya-. 間 に も 同 様 な 関 係 が あ り,そ. れ. 示 し た 。 以 上 の 総 合 結 果 をTahle2,3. に 示 す. ii)長. 期 繰 返 し セ ン 断 の τ〜 ε 関 係. Fig.10は. 有 明 粘 土 の 長 期 セ ン 断 試 験 か ら得 られ た. τ〜 ε 関 係 を 示 す.第1回 礎 に して(4‑6)あ るτusす ま た0く. Fig.. セ ン 断 結 果 の ε≧ εf部 を 基. る い は(4‑ll)か. ら ε＝ ∞. に対 す. 近 似 的 に 次 式 で 表 わ さ れ る.. 10.. with. a. based. on. term the. shear a. of the. strength. long. term. the. peak. corrected (ƒÑfq) peak. strength value. by. time. strength. result. of ƒÑ shear of. test 1st. -. e. relations. and shear.. the. (1st expression. -. 3rd. shear) of. of. a. effect, (ƒÑfs).. 提 案 した 繰返 し セ ン断 に よ. る手 法 で は 第1回 の最 大 値 を τf,3回. Comparison long. quick. is. Skempton(1964)が. τ ＝τf[1‑{(εf‑ε)/εf}z](6‑2). Fig.. Comparison. which. with. な わ ち τrが 求 め られ る. ε≦εfは. 11.. (ƒÑf),. r. obtained -. s. relation. 目の最 終 値 を.
(9) Table. τ3rす な わ ちτr**と. し た.そ. お よ びTable3,4に. 示 す.. iii)τfに. strength. of Ariake. clay.. の 結 果 をFig.11,12. つい て. Fig.11は. τfに 関 す る 包 絡 線 で,急. 620%/min)か. ら得 ら れ るτf、. を 基 礎 に し,時間 応 す るτftの. お よ びvs1と. P＝2.Okg/cm2(U2と. 略 す)の. min,c/1=0.351kg/cm2お. 対. えば 内山田. 場 合,uSl÷0.62%/ 粘土. よび 求 め よ うとす る強度. τftのvst=p.0115%/minが. 与 え ら れ た 時,ま. か ら得 られ る.Table3の. =0.100とCflを(4‑23)に. ずτf. 平 均 勾 配qfar. =. 代 入 し てpftを. そ れ ら を(4‑25)に た,マ. τf1. 効 果 に よ る補 正 を 行 な つ たvs1に. 包 絡 線 を 示 して い る.例. logvs1係. 速 セ ン 断(vs=0.. ら得 られ る τfq,長 期 セ ン 断(vs=. 0.O115%/min)か. め る.ま. 4. Shear. 求 め,. 代 入 してcft≒0.178kg/cm2を. 決. サ ツ成 分 は時 間 に よ つ て影 響 され な い. と仮 定 して い る の で,τ軸上. の 点cftを. 通 り基 本包 絡. 線 に 対 して 平 行 に 引 か れ た 破 線 が 求 め る σ2の 換 算 ピ ー ク 強 度 の 包 絡 線 で あ る.し. た が つ て,Table6に. 示. し て い る 時 間 効 果 の 補 正 に よ る 粘 着 力 の 低 下 率(cf1‑ cft)/cf1はU2で 山 田粘. お よ そ49%と. な る 。 同 様 に して 内. 土P=4,0kg/cm2(U4と. %有明粘 よ そ40%に. 略 す)で. 土 試 料P=4.Okg/cm2(A4と. お よ そ48 略 す)で. お. な る.. 急 速 試 験 結 果 を時間. 効 果 補 正 して 求 め られ た τft. cf1+σ/tanφ. ∫tと 長 期 試 験 か ら 得. σ'tangsを. 比 較 す る と,U2お. く一 致 し て い る が,U4で. られ るτf1+. よび ん. ‑. で はか な り よ. は 幾 分 マ サ ツ 角 に差 が み ら. Fig. (ƒÑn), shear. れ る. iv)τrに. long final. つい て. reversal. Fig.12に. お い て,τusの. 〜 ε曲 線 式(4‑11)か. 12.. Comparison. which. is. strength term. of. the. (ƒÑuq). residual. shear shear. by. strength. strength. the. corrected. (ƒÑ3r). residual value. time. strength of. effect, (ƒÑus) of. 3rd. the. quick. with. and. the. with shear. the in. a. test.. 包 絡 線 は 長 期試 験 結 果 の τ. ら ε=∞. 強 度 す な わ ち 残 留 強 度(τr)を. と して 求 め られ る 最 終 示 し,破. ＊＊5回 繰 返 し セ ン断 の 結 果,第3回. 線 は(4‑13)か. 目の 最 終 値 が 最 小 を 示 した.. ら求 め られ る急 速 試 験 結 果 の最 終 強 度(τuq)をτf〜 σ 関 係 に お け る と同様 に,時間 効 果 の補 正 を して決 定 さ.
(10) Table. Table. 'Fable. 6. Parameters. 7. . Parameters. 5. Shear. of the. of. the. peak. residual. strength. strength. strength. of Uchiyamada. (Influence. (Influence. clay.. of rheological. of rheological. component).. component)..
(11) れ る包 絡 線(τu=τr)を セ ン断 試 験 の3回. 示 す.一方Tarは. 1). る. Table7に. 記 され て い るよ うに時 間 効 果 の補 正 に よ. る粘 着 力 の低 下 率(cu1一cut)/cu1は %,τu,τusSお. ∪2で お よ そ34. よび τ3rを 比 較 して み る と,各 グ ラ フ. か らわ か るよ うに τuと τus包 絡 線 は か な り接 近 して い るが,τ3rの. 包 絡 線 は両 者 よ り幾 分 下方 に位 置 して. い る,し たが つ て,3つ. の手 法 で 求 め られ る残 留 強 度. の間 に は 次 の 関係 が あ る. τμ≒ τus>τ3r(6‑3). 7.結. 論. 過 圧密 粘 土 の τ〜 ε 曲線 の形 や ピー ク強 度 が そ の 土 の応 力履 歴 に よつ て変 化す る特 性 を 利 用 して,従 来 の セ ン断試 験 結 果 か ら残 留強 度 を 求 め る二 つ の方 法 を考 え た. (1)長. 期試 験(直 接 セ ン断 お よ び三 軸 圧 縮 の)か. ら得 られ る τ〜 ε 曲線 を式 化 し,そ の最 大 値 を ピー ク 強度(τf),最. 終値 を残 留強 度(τr)と み なす.こ れ に. は時 間 の影 響 が ゼ ロで,有 効 応 力 が 働 く排 水 条 件 に な る よ うな 超緩 速 な セ ン断 速 度 が 要求 され るた め,緩 速 装 置 と 自動 記 録 装 置が 必 要 と され る. (2)一般. の急 速 セ ン断 や非 排 水 試 験 結 果 か ら得 ら. れ る τ〜 ε 曲 線 の 最 大値(τfq)と. 最終 値(τuq)を. 時. 間 効 果 で補 正 す る もの で あ る.速 度 調 節機 の能 力 の範 囲で セ ン断速 度(vs)を. 変 化 させ てτfq〜logvs関 係 を. 決 定 し,そ の粘 土 の 透 水 係数 か ら排 水 条 件 に な る セ ン 断 速 度(vst)を. 求 め る,こ れ らの 結 果 か ら長 期 強 度. (τfお よびτr)が 求 め られ る. 両 者 の結 果 は全 体 的 に みて,よ. く一 致 して い る よ う. で あ るが,後 者 の 方 が 前 者 に比 べ て残 留 強 度 の マ サ ツ 角(φ 分 の値 は幾 分 大 き くな つ て い る.こ の違 い は, 時 間 の影 響 はす べ て粘 着 力 成 分 に関 係 し,マ サ ツ成 分 に 作 用 しな い と 仮定 して い る こ とに 起 因 す る と思 わ れ る. 以上 の よ う に,従 来残 留 強度 を求 め るの に繰 返 しセ ン断試 験,大 変 位 を 与 え る試 験 お よび 事前 セ ン断 面 を 与 え る試 験 等 の 特 殊 な装 置を 用 い る手 法 が 考 え られ て い る に対 し,著 者 らは,過 圧 密粘 土 の τ〜 ε 特 性 と時 間 効 果 を利 用 して残 留 強度 を 決 定 す る 方 法 を 提 案 し た.. 文. 長 期繰 返 し. 献. 目の最 終 値 を τrと した包 絡 線 で あ. Bishop, A. W. and A. L. Little 1967 The influence of the size and orientation of the sample on the apparent strength of the London Clay at Maldon. Essex. Proc. Geotechnical Conf., Oslo 1 : 89-96. 2) Bishop, A. W., D. L. Webb, and P. I. Lewin 1965 Undisturbed samples from Ashford Common shaft : strength and effective stress relationships. Geotechnique, 1: 1-31. 3) Bjerrum, L. 1968 Mechanism of progressive failure in slopes of overconsolidated plastic clays and clay shales. ASCE Conf. on Struc. Eng., Miami (3rd Terzaghi Lecture). 4) Casagrande, A. and S. D. Wilson 1949 Investigation of the effect of long-time loading on the strength of clays and shales at constant water content. Report to U. S. Waterways Experiment Station, Harvard University : 77. 5) Chandler, R. J. 1966 The measurement of residual strengths in triaxial compression. Geotechnique, 16 : 181-186. 6) Gould, J. P. 1960 A study of shear failure in certain Tertiary marine sediments. Proc. ASCE Res. Conf. Shear Strength of Cohesive Soils, Boulder, Colorado : 615 : 642. 7) Hutchinson, J. N. 1967 The free degradation of London Clay cliffs. Proc. Geotechnical Conf., Oslo 1 : 113-118. 8) Hvorslev, M. J. 1960 Physical component of The shear strength of saturated clay. ASCE, Boulder : 169-273. 9) Kondner, R. L. 1963 Hyperbolic stressstrain response : cohesive soil. Proc. ASCE, SM1 : 115-143. 10) Marsland, A. and M. E. Butler 1967 Strength measurements on stiff fissured Barton clay from Fawley (Hampshire). Proc. Geotechnical Conf., Oslo 1: 139145. 11) Skempton, A. W. 1964 Long term stability of clay slopes. Geotechnique, 14: 77-101. (Fourth Rankine Lecture). 12) Webb, D. L. and Associates 1969 Residual strength in conventional triaxial tests. Proc. of the 7 th Int. Conf. on Soil Mech. and Found. Eng., Mexico 1 : 433441..
(12) Summary A satisfactory technique for determining the residual strength of overconsolidated clay has not been established yet. The authors try to estimate the residual strength by two approaches using conventional shear test apparatuses, considering the fact that the maximum shear stress and the shape of r -- e curve are to be affected by the stress history. The first approach is to formularize the r - e curves obtained from the results of a long term shear test and to regard the maximum value and the final constant value of the formula as the peak strength (rf) and the residual strength (rr) respectively. In the long term shear test, the shear speed should be controlled as slow as not to affect the shear strength of the clay. Therefore, a speed controlling gear set is attached to a conventional direct shear apparatus and the readings of gauges are recorded by a self recording device. The second approach is to correct, in connection with time effect, the maximum value (rf,) and the final constant value (rug) of the r - e curve obtained from the results of a quick shear test. The rf -log vs (fs : shear speed) and the ru - log vs relations are determined from a series of tests changing the shear speed within the allowable range of the shear test apparatus used. The shear speed (-list) necessary for a drained test is estimated from the coefficient of permeability of the clay. Finally, the long term shear strengths (rf and rr) are deduced from these results. Although the both results seem to coincide with, on the whole, the value of 0; (residual angle of shearing resistance) is a little larger in the latter case than that in the former case. The difference of the value of 0; will be caused by the assumption in the latter case that only the cohesion component is subjected to the time effect and the friction component is not affected from it..
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