重ダンプトラックタイヤを用いた新しい締固め方法

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(1)VI‑296. 土木学会第58回年次学術講演会（平成15年9月）. 重ダンプトラックタイヤを用いた新しい締固め方法明石工業高専. 正会員. 愛媛大学フェロー会員. ○江口忠臣室. 達朗. １．はじめに近年の高速道路建設や空港島建設など土工量が増大している現場において，効率的な締固め方法が必要とされている．本研究の目的は，新しい締固め方法を開発するため，重ダンプトラックに装着されている建設車両用タイヤ（以下ＯＲタイヤ）を用いた転圧実験結果より，厚層におけるまさ土の面荷重とせん断応力による転圧機構を考察するとともに，その締固め効果について検討することである．２．供試土の圧縮特性と転圧試験転圧試験装置は，メインフレーム，載荷用エアシリンダ，載荷フレーム，鋼製土槽，土槽送り装置，，供試タイヤ，メモライザーで構成されている．図‑1 に実験装置の外観と各部の名称を示している．試料砂としてまさ土を用い，その最大乾燥密度はρdmax=1.88g/cm3，最適含水比 wopt=12.8 ％である．供試地盤内に SST (Stress State Transducer)を埋設し，地中における垂直応力およびせん断応力を測定した．本実験で用いたＯＲタイヤはロック型のトレッドパターンを有し，タイヤ外径 1055mm，タイヤ幅 296mm，最大荷重負担能力 24.2kN である．供試土の圧縮特性を把握するため，締固め前の供試土を実タイヤ転圧試験のまき出し厚さ（1,000mm）の 1/2 のモデルとしてモールド内で拘束圧縮試験を行った．圧縮方法は，モールドを万能試験機に据え付けし，各圧縮応力にて加圧盤により圧縮する．圧縮応力の設定は，OR タイヤの空気圧を想定している．拘束圧縮試験により求められた e-log p 曲線を図‐2 に示す．ここで，載荷回数は同一圧縮応力での載荷，除荷での繰返し回数である．圧縮試験前の供試土の初期間隙比は 1.117 である．実タイヤによる締固め効果を考察するため室内転圧試験を行った．供試地盤は最適含水比に調整したまさ土を 1m の厚さでまき出し表面を成型した．転圧前の供試地盤間隙比は 1.211〜1.223 であった．ＯＲタイヤを静止状態で載荷し，その後純粋動にて転圧を行った．３．転圧試験と数値計算による締固め効果図‐3 は転圧回数による供試地盤の沈下量の推移を示したものである．実験値から得られる回帰式を併記している．各軸荷重ともに回帰式と実験値との相関は非常に高いものとなっている各軸荷重毎の転圧回数による供試地盤初期表面から深さ 1m における最大垂直応力の実験値とブシネスク式による理論値を図‐4 に示す．理論値は図‐3 の沈下量を考慮して求めている．実験値の最大垂直応力は転圧回数初期の値が小さく，軸荷重による差も少ない．転圧回数が 4 回辺りから理論値との差がなくなってきている．図‐5 に各軸荷重毎の転圧回数による供試地盤初期表面から深さ 1m における最大せん断応力の実験値を示す．まさ土のような砂質土のせん断特性を考えた場合，せん断強さは外力が加載荷シリンダ 0.9. ガイド載荷フレーム. 0.8 間隙比e. 供試タイヤ送り装置メインフレーム. 0.7. 0.6. 土槽. 載荷回数１回 2回４回６回８回１０回. 0.5 100. 1000 圧縮応力p (kPa). 図‑1 実験装置外観および各部名称図‐2 拘束圧縮試験による供試まさ土の e‑logp 曲線. キーワード重ダンプトラックタイヤ，厚層，空気圧. 連絡先. 〒674-8501 兵庫県明石市魚住町西岡 679-3 明石工業高等専門学校都市システム工学科ＴＥＬ078-946-6179. ‑591‑.

(2) VI‑296. 土木学会第58回年次学術講演会（平成15年9月）. 45 40 35 30. y = 4.2389Ln(x) + 25.587 R2 = 0.9617. 25 7.84ｋＮ. 20. 15. 10. 5. 0. 13.72ｋＮ. 15. 0. 1. 2. 3. 4. 13.72kN実験 13.72ｋＮ理論値. 10.78ｋＮ. y = 4.2988Ln(x) + 17.427 R2 = 0.9855. 0. 10.78kN実験 10.78ｋＮ理論値. 20. 最大垂直応力（ｋＰａ）. 沈下量（ｃｍ）. 7.84kN実験 7.84kN理論値. y = 3.2455Ln(x) + 32.718 R2 = 0.98. 5 6 転圧回数. 7. 8. 9. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 転圧回数. 10. 図‐3 転圧回数による沈下量推移. 図‐4 深さ 1ｍにおける最大垂直応力. 10 7.84ｋＮ理論値 10.78ｋＮ理論値 13.72ｋＮ理論値 7.84ｋＮ実験値 10.78ｋＮ実験値 13.72ｋＮ実験値. 6. 80. 締固め度（%）. 最大せん断応力（kPa）. 8. 4. 7.84kN−στ. 10.78kN−στ. 13.72kN−στ. 7.84kN−σ. 10.78kN−σ. 13.72kN−σ. 75. 70. 2. 0 0. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 65 0. 転圧回数. 2. 4. 6. 8. 10. 転圧回数. 図‐5 深さ 1ｍにおける最大せん断応力. 図‐6 せん断応力を考慮した締固め度. わることによって土粒子の配列が変わろうとするときの抵抗であり，せん断中の体積変化であるダイレイタンシーを生ずる．ＯＲタイヤの変形に伴う現象としてせん断応力の発生が挙げられる．ＯＲタイヤ内のせん断応力は接地面付近で最大となり，変形が大きいほど増加する．ＯＲタイヤ側で発生するせん断応力は，接地面を介して地盤側へ伝播すると考えられる．締固めのためにまき出されたまさ土は緩い状態であり，ある漸近値までのせん断応力の増加とともにひずみは進行する．この時，土は密ではないので土粒子は間隙に落ち込むように移動するため全体として体積が収縮する．この現象を締固めの中で捉えれば，間隙の減少でありせん断応力の作用によって締固めが生じていると見ることができる．Bailey らのせん断応力を考慮した締固めモデルにより実タイヤ転圧試験結果から得られた垂直応力とせん断応力を用いて密度計算を行い，締固め度を求めたものが図‐6 である．垂直応力のみから求めた締固め度を併記している．せん断応力を考慮した場合，垂直応力のみで評価した場合と比較して締固め度は 3%程度向上している．この値は実験範囲内の軸荷重による締固め度上昇幅を上回っており，せん断応力による効果は十分に認められる．４．まとめ大型建設車両に装着されているＯＲタイヤを用いて，踏圧面を確保しながら軸荷重との組合せによってまさ土の厚層締固め効果についての検討を行った．実用技術として確立されれば，高効率施工に寄与するとともに省エネルギーによる環境負荷低減および既存建設機械の有効活用につながるものと考える．参考文献・江口忠臣，室達朗，Tran Dang Thai：地盤上における建設車両用タイヤの弾性挙動に関する一考察，土木学会論文集（登載予定）・土の締固めと管理編集委員会：土の締固めと管理，地盤工学会，1991. ・A.C. Bailey，C.E. Johnson：A Soil Compaction Model for Cylindrical Stress States，Transactions of the ASAE，Vol.32，No.3，pp.822-825， 1989.. ‑592‑.

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