ANISOTROPY IN DEFORMATION AND STRENGTH CHARACTERISTICS OF CONTINUOUS FIBER REINFORCED SAND AND ITS IMPROVEMENT BY CEMENT

ANISOTROPY IN DEFORMATION AND STRENGTH CHARACTERISTICS OF CONTINUOUS FIBER

REINFORCED SAND AND ITS IMPROVEMENT

BY CEMENT

Jiro KUWANO,

TOKYO

INSTITUTE

OF TECHOLOGY

Yosinori

IMAMURA,

SCIENCE UNIV. OF TOKYO

Minoru SAKURAI, PENTA-OCEAN

CONSTRUCTION

CO., LTD.

Tatsuo IMANARI,

Takayuki KIMURA,

GRADUATE

STUDENTS,

SCIENCE UNIV. OF TOKYO

Youji KIKUCHI,

Naoki HORIE, NITTOC CONSTRUCTION

CO., LTD.

ABSTRACT

It is known that

continuous

fiber

reinforced

sand has anisotropy

in deformation

and

strength

characteristics

which

comes

from

its

construction

method.

In this

study,

anisotropy

of continuous

fiber

reinforced

sand was investigated

through

box shear

tests

and simple

shear

tests

with changing

the angle of deposition.

Small

amount

of cement

was added

to continuous

fiber

reinforced

sand

to increase

shear

resistance

and resistance

to erosion.

Box shear

tests

were also

carried

out.

The reinforcement

works most effectively

when direction

of deposition

coincides

with

the

minor

principal

strain

direction.

Cement mixing

increased

shear

strength,

reduced

deformation,

and improved

resistance

to erosion.

概要

連続 長繊維 混入 土 は、その施工 方法か ら変形強度特性 に強 い異方性を有 す る ことが知 られ てい る。

そ こで、本研 究 では繊維 の打設角度 を変化 させ、単純せ ん断 試験 及び一面 せ ん断試験 を行 い 、異方

性 を 調べ た。 また、強度 及び耐侵 食性の向上をね らいと して、少量のセ メ ン トを混入 した連続 長繊

維 混入 土 の一 面 せん断試 験を行 った。

その結 果 、繊維 は最小 主ひず み方向に打設 され たとき最 も補 強効果を発 揮 し、 また、 セ メ ン トを

混入す る こ とによ り強度 は増加 し、変 形を抑え ることが できた。そ して、 耐侵食 性 も向 上 した。

第9回 ジオ テ キスタイル シンポ ジウム

連続長繊維混入土の変形強度特性の異方性及びセメン トによる改良

東京 工業 大学

桑 野

二 郎

東京理 科大 学

今村

芳 徳

五洋 建設(元 東京 理科 大学 大 学院)

櫻 井

実

東京理科 大 学大 学院

今 成

達 郎

木 村

隆 之

日特建 設

菊地

洋 司

堀 江

直 樹

1． ま え が き ジオ テ キ ス タ イ ル を 用 い た 補 強 土 工 法 の 一 つ に 、 連 続 した 長 繊 維 を 土 中 に 混 入 す る こ と に よ り せ ん 断 強 度 の 増 加 を 図 る 連 続 長 繊 維 混 入 土 工 法 が あ る 。 こ の 工 法 に お い て 、 繊 維 は 土 中 に3次 元 的 に か き 混 ぜ た よ う な も の に な る と 言 わ れ て い る が 、実 際 に は 砂 と繊 維 を 同 時 に 吹 き 付 け 、 そ れ らを 混 合 堆 積 させ て い くた め 、繊 維 の 打 設 方 向 が 一 定 と な り、 堆 積 層 を イ メ ー ジ した よ う な も の に な る 。 こ の こ と か ら 連 続 長 繊 維 混 入 土 は 、 変 形 強 度 特 性 に 強 い 異 方 性 を 示 す こ と が 知 られ て い る 。 そ こ で 本 研 究 で は 、連 続 長 繊 維 混 入 土 の 単 純 せ ん 断 試 験 を 行 い 、供 試 体 に 生 じる ひ ず み を 考 慮 し て 、繊 維 の 分 散 面 方 向 が 水 平 面 と な す 角(打 設 角 α 図-1)の 補 強 効 果 へ の 影 響 を 調 べ た 。 さ ら に 連 続 長 繊 維 混 入 土 の 一 面 せ ん 断 試 験 も 行 い 、 こ の 異 方 性 も調 べ た 。 ま た 、 連 続 長 繊 維 混 入 土 工 法 に 通 常 用 い ら れ る 土 質 材 料 は 砂 で あ り 、 こ の 構 造 物 は 長 期 間 野 外 に 放 置 され る こ と が 多 い 。 そ の た め 、 降 雨 に よ り 侵 食 さ れ る こ と が 考 え ら れ る 。 こ の よ う な こ と か ら 、 耐 侵 食 牲 の 向 上 及 び 、 せ ん 断 強 度 の 増 加 を ね らい と して 連 続 長 繊 維 混 入 土 に 少 量 の セ メ ン トを 混 入 し、 そ れ に つ い て 一 面 せ ん 断 試 験 及 び 降 雨 試 験 を 行 っ た 。

図-1 打 設角 の定 理

2.試

験 装 置

1) 単純 せ ん断 試 験 装置(図-2)

内 寸20×20×11cm、 厚 さlcm(中 央 の 型 枠 の み2cm)の 鋼 製 の 型枠 を9段 に 重 ね た 積 層 型 で あ る 。 各 型 枠 間 に は 、 コ ロ を 挟 ん で ロ ー ラ ー の 役 割 を させ る こ と に よ り 摩 擦 を 低 減 させ て い る 。 せ ん 断 拘 束 ガ イ ドに よ り 各 型 枠 同 士 の 相 対 水 平 変 位 が 等 し くな る よ うに 、 ま た 、 垂 直 固 定 ガ イ ドに よ り 型 枠 の 上 下 方 向 の 動 き を 拘 束 し て い る 。 せ ん 断 箱 の 最 上 面 と底 板 に は サ ン ドペ ー パ ー(#60)を 貼 り 付 け 、摩 擦 を 与 え て お り 、せ ん 断 箱 の 内 側 の 側 面 に は 、 メ ンブ レ ンを 密 着 さ せ 、 摩 擦 を 軽 減 さ せ て い る 。

最 上 段 の 型枠 を固 定 した状 態 で最 下

段 の 型枠 を 水 平 方向 に移 動 させ るこ と

に よ っ て供 試 体 をせ ん 断 す る下 部 可動

式 で あ る 。

II) 一 面 せ ん断 試 験 装 置(図-3)

内寸30×30×30cmのア ル ミ製 で、 高 さ

の 中央 部 で あ る下 か ら15cmの 部分 で上

下2段 に分 か れ て い る 。上 下 せん 断箱

間 隔 は1mm田

と し、せ ん 断 中 は これ を一

定 に保 持す る。 上 せ ん断 箱 を 固定 し、

下 せ ん断 箱 を水 平方 向に 移動 させ るこ

とに よ って 供 試体 をせ ん 断 す る下 部可

動 式 で あ る。

III) 朗 侵 食 性 試 験 装 置(図-4) ス テ ン レ ス 針(φ=0.8mm)を800本 取 り付 け た30x90×5cmの 鉄 製 の 箱 に 水 を い れ 、 ス テ ン レ ス 針 に 水 が 通 る こ と に よ り 直 径1mmの 水 滴 が で き 、 降 雨 が 発 生 す る よ う に な っ て い る 。 こ の 装 置 に よ り発 生 す る 降 雨 の 強 度 は 、 約15mm/hで 、 通 常 の 雨 よ りや や 強 め で あ る 。 3.供 試 体 の 作 製 本 研 究 で 用 い た 土 質 材 料 に は 千 葉 県 君 津 産 の 山 砂(D50=0.38mm,U=2.75) を 、 繊 維 材 料 に は 太 さ 約0.05mmの ポ リエ ス テ ル 製 の 糸(無 撚 糸)を 、 セ メ ン トは 早 強 ボ ル トラ ン ドセ メ ン トを 使 用 した 。 供 試 体 の 作 製 に お い て は 、連 続 長繊 維 混 入 土 専 用 の 供 試 体 作 製 機 を 用 い た 。 こ れ は 、 気 乾 状 態 の 砂 を 空 中 落 下 さ せ 、そ れ

図-2 単 純せ ん断 試験 装 置

図-3 一面 せん 断 試験 装置

図-4 耐侵 食性 試 験装 置

と 同 時 に 高 圧 の 水 と共 に 繊 維 を せ ん 断 箱 内 に 一 様 に 分 散 す る よ う に 吐 出 させ る 。 供 試 体 は モ ー ル ド内 で 作 製 し 、 圧 密 せ ん 断 前 に せ ん 断 箱 に 移 し替 え た 。 繊 維 の 分 散 面 方 向(打 設 角 α)に 角 度 を つ け る 場 合 は モ ー ル ドを 傾 斜 台 の 上 に 載 せ て 作 製 す る(図-5)。 こ う して 堆 積 し た 試 料 を 一 面 せ ん 断 試 験 の 場 合 は 質 量4.5kg、 落 下 高 さ45cmの ラ ン マ ー で3層250回 、 単 純 せ ん 断 試 験 の 場 合 は 質 量2.5kg、 落 下 高 さ30cmの ラ ン マ ー で2層165回 、 締 固 め て 供 試 体 は 完 成 す る 。 こ の と き の 供 試 体 の 含 水 比 は 最 適 含 水 比 の20%、 繊 維 混 入 率 は 砂 の 乾 燥 質 量 に 対 し て 繊 維 の 質 量 が0.2% に な る よ う に 調 整 して 作 製 し た 。 セ メ ン トを 混 入 した 供 試 体 を 作 製 す る 場 合 は 、 山 砂 に セ メ ン トを 質 量 比 で5%と な る よ うに 乾 燥 状 態 で 混 合 し 、供 試 体 完 成 後 、3日 間20℃ で 養 生 を 行 っ た 後 、 圧 密 せ ん 断 を 行 う 。

図-5 供 試体 作 製状 況

4.試 験 方 法 I) 単 純 せ ん 断 試 験 及 び 一 面 せ ん 断 試 験 補 強 土 の せ ん 断 試 験 で は 、供 試 体 に 混 入 され た 繊 維 と水 平面 の な す 角(打 設 角 α)を 変 化 さ せ る こ と に よ り 、 連 続 長 繊 維 混 入 土 の 異 方 性 を 調 べ る 。 本 研 究 に お い て は 、一 面 せ ん 断 試 験 で は α=0°,45°, 75°,90°,105°,135°,180°° 及 び 無 補 強 土 、単 純 せ ん 断 試 験 で は α=0°,30°,45°,60°,90°,135° 及 び 無 補 強 土 に つ い て せ ん 断 試 験 を 行 った 。(α=0° と180°は 同 一 の もの を 表 す 。)鉛 直 応 力 は σv= 0.2,0.4,0.8kgf/cm2の3通 り と し 、 こ れ を せ ん 断 中 一 定 に 保 っ た 。 せ ん 断 速 度 は 、 単 純 せ ん 断 試 験 は せ ん 断 ひ ず み γ の 増 分 が1%/min、 一 面 せ ん 断 試 験 は0.25mm/minと し た 。 こ の と き に せ ん 断 力 、 せ ん 断 変 位 、 鉛 直 変 位 を 測 定 し た 。 II) 耐 侵 食 性 試 験 内 寸30×30×15cmの 供 試 体 を せ ん 断 試 験 と 同 様 の 方 法 で ア ル ミ製 の 箱(一 面 せ ん 断 箱 の 下 段)に 作 製 し 、 こ れ を 降 雨 装 置 の2m下 に 水 平 面 に 対 して45°傾 斜 させ 設 置 し 、 人 工 降 雨 を 発 生 さ せ る 。 降 雨 発 生 後30分 毎 に 流 出 土 砂 の 乾 燥 質 量 を 測 定 し 、4時 間 後 に 試 験 を 終 了 させ る 。 打 設 角 αは す ぺ て0°で 、 山 砂 、 山 砂 に 繊 維 を 混 ぜ た もの 、 山 砂 に セ メ ン トを 混 ぜ た もの 、 山 砂 に 繊 維 と セ メ ン トの 両 方 を 混 ぜ た もの の4通 り に つ い て 試 験 を 行 っ た 。

5.試

験 結 果

I) 連続 長 繊 維 混 入 土 の 単 純 せ ん 断 試験 及 び一 面 せ ん断 試 験結 果

単純 せ ん 断 試 験 よ り得 られ た応 力 ∼

ひ ず み 関係(図-6)で

は 、 α=45°自

が 最

もせ ん断 抵抗 が 大 き く、逆 に α=0° や

135°は 、無 補 強 の せ ん 断 抵 抗 と変 わ ら

なか う た 。

せ ん 断 ひ ず み と鉛 直 ひ ず み か ら 、ひ

ず み の モ ー ル 円 を用 い て 供 試 体 内 の ひ

ず み の 状 態 を 調 べ る こと が で き る。 こ

の ひず み の モー ル 円 か ら供 試 体 内 での

最 小 主 ひ ず み 方 向 ξと 打 設 角 α方 向 の

ひ ず み εαを 求 め た 。

ま ず 、 最 小 主 ひ ず み 方 向 ξ は 、 せ ん 断 開 始 直 後 は 多 少 ば らつ く が 打 設 角 α に よ らず 、 す ぐ に(γ=1∼2%程 度 で) 水 平 面 か ら50°近 辺 に 収 束 し た(1)。 次 に 、 打 設 角 α 方 向 の ひ ず み ε α ∼ 打 設 角 α 関 係(図-7)を 見 て み る 。 こ こ で 、 今 回 の 単 純 せ ん 断 試 験 で は 、 試 験 装 置 の 都 合 上 、 供 試 体 が 破 壊 す る ま で せ ん 断 出 来 な か っ た た め 、 せ ん 断 ひ ず み γが5,15%の 各 段 隠 に つ い て ま と め て み た 。 そ の 結 果 、 ど ち ら の γ に つ い て も 最 小 主 ひ ず み 方 向 の ξ=50° に 近 い 、 打 設 角 α=45° 付 近 で 最 も 引 張 り の ひ ず み を 生 じて い る 。 ま た 、 αが 約100° を 越 す と 打 設 角 方 向 に は 逆 に 圧 縮 の ひ ず み を 生 じ て い る こ と が わ か る 。 こ れ らの こ と を 踏 ま え て 、 せ ん 断 応 力 τ∼ 打 設 角 α 関 孫(図-8)を 見 る と 、 α=45° の と き τが 最 大 と な っ て お り 、 打 設 角 方 向 の 引 張 り ひ ず み の 大 き さ に 応 図-6 せ ん 断 応 力 τ∼ せ ん 断 ひ ず み γ 図-7 打 設 角 方 向 の ひ ず み ε α ∼ 打 設 角 α

い(α=0°)、

ま たは 圧 縮 の ひ ず みが 生

じて い る(α=135°)場

合 は 、 あ ま り補

強 効 果 が 現 れ て い な い 。 これ は 、打 設 角

α方 向 に 引 張 りひず み が 生 じる と、繊 維

が 緊 張 し 、 この ひ ず み を拘 束 しよ うす る

力 が繊 維 に 生 じ 、そ の 結 果 せ ん断 強度 が

増 加 した もの と思 わ れ る 。つ ま り、 この

補 強土 は 、繊 維 を 最 小 主 ひ ず み方 向 に 打

設 す る と最 も補 強 効 果 を 発 揮 す る こと に

な る 。一 方 、打 設 角 方 向 に 引 張 りの ひず

み が 生 じて い な い 場 合 は あ ま り補 強効 果

が 望 め な い とい う こ と に な る 。 た だ しこ

の 場合 も、繊 維 は圧 縮 ひ ず み を拘 束 す る

こ とは な い た め 、 強 度 が か え って 低 下 す

る こ とは あ ま り見 られ な か った 。

さ らに 、 γ=5,15%で

の 連 続 長 繊 維 混

入 土 と砂 の み の 無 補 強 砂 の せ ん 断応 力 と

打 設 角の 関係(図-8)を

比 較 す る と 、両

者 は 同 じ様 な 異 方 性 を 示 したが 、繊 維 混

入 土の 方 が 異 方性 は よ り強 く現 れ て い る 。

一 面 せ ん 断 試 験 よ り得 られ た最 大 せ ん

断 応 力 τ∼ 打 設 角 α 関係(図-9)を

見 る

と単 純 せ ん 断 試 験 と異 な り α=90° で 強度

が 最 も高 くな った 。 よ っ て 、 この 結 果 か

ら 、繊 維 は 破 壊 面 に 対 して 垂 直 に入 っ て

い るほ うが 強度 は 増 加 す る と思 われ る 。

一 方 、繊維 が破壊 面 と平行に入 ってい る

α=0° で は 、ほ とん ど補 強 効 果 が 現 れ て

い ない 。

こ こ で 、 単 純 せ ん 断 試 験 に お い て 供 試 体 の 土 圧 係 数 をO.5、 砂 の 内 部 摩 擦 角 を30° と 仮 定 し 、 破 壊 面 が 水 平 面 と な す 角 度 を 求 あ て み る と 、破 壊 面 の 角 度 θfは 、38° と な り 、 破 壊 面 に 垂 直 な 角 度 は 水 平 面 か ら52° と な っ た(図-10)。 こ の 結 果 か ら 、 図-8 せ ん 断 応 力 τ∼ 打 設 角 α 図-9 最 大 せ ん 断 応 力 τ∼ 打 設 角 α 図-10 破 壊 面 と 打 設 角 と の 対 応 関 係

単純 せ ん 断 試 験 に お い て も破 壊 面 に対 して繊 維 が 垂 直 に入 って い る方 がせ ん 断強 度 が 高 くな る とい うこ

と にな り 、破 壊 面 と繊 維 の 打 設 角 方 向 との 関係 は 、単純 せ ん断 試験 と一面 せん 断 試 験 と で は 良 く対応 し

てい る と言 え る 。

II) セ メ ン トを 混 入 し た 連 続 長 繊 維 混 入 土 の 一 面 せ ん 断 試 験 結 果 打 設 角 α=0°,45°,90° の 供 試 体 の せ ん 断 応 力 τ∼ 水 平 変 位D関 係 の 山 砂+繊 維 、 山 砂+セ メ ン ト、 山 砂+繊 維+セ メ ン トの 比 較 を 行 っ て み た(図-11)。 ま ず 、 α=0° を 見 て み る と 、 砂 に セ メ ン トの み を 混 入 し た 場 合 と 繊 維 と セ メ ン トの 両 方 を 混 入 した 場 合 の 最 大 せ ん 断 応 力 は 同 じ様 な 値 を 示 し て お り 、 繊 維 の み を 混 入 した 場 合 の 最 大 せ ん 断 応 力 よ り2倍 程 度 強 く な っ て い る 。 ま た 、 グ ラ フ の 立 ち 上 が り は 、 繊 維 と セ メ ン トの 両 方 を 混 入 し た 場 合 が 最 も 急 に な っ て お り 、 ピ ー ク 時 の 水 平 変 位 が 最 も 小 さ く な っ て い る 。 こ の よ うに 、 セ メ ン トを 混 入 す る こ と 自 体 で か な り強 度 が 増 加 す る と い う こ と を 表 し て る 。 しか し、 α=0° は 、 試 験 結 果I)で 述 べ た よ う に 繊 維 に よ る 補 強 効 果 が ほ と ん ど な い 。 よ っ て 、 α=0° の 結 果 は 、 主 に セ メ ン トに よ る 補 強 効 果 を 比 較 し た も の と 言 え る 。 一 方 、 α=45° で は 、 最 大 せ ん 断 応 力 は 、 大 き い 順 に 山 砂+繊 維+セ メ ン ト、 山 砂+繊 維 、 山 砂+セ メ ン トに な っ て い て 、 α=0° の 場 合 と 異 な り 、 セ メ ン トを 混 入 した も の よ り繊 維 を 混 入 した も の の 方 が 強 くな っ て い る 。 ま た 、 グ ラ フ の 立 ち 上 が りは 、繊 維 と セ メ ン トの 両 方 を 混 入 した も の が 最 も 急 に な っ て お り 、 繊 維 の み を 混 入 した も の が 最 も 緩 く な っ て い る 。 ピ ー ク 時 の 水 平 変 位 は 、 セ メ ン トを 混 入 した も の が 小 さ く 、 繊 維 の み を 混 入 した も の は 大 き くな っ た 。 セ メ ン トを 混 入 し た も の は 、 土 粒 子 同 士 の 結 合 力 が セ メ ン トに よ り 増 加 しせ ん 断 初 期 の せ ん 断 応 力 が 繊 維 の み を 混 入 した も の よ り 強 くな っ て い る 。 そ して 傾 き は 急 だ が 、 ピ ー ク に 至 る の も 早 い 。 逆 に 繊 維 を 混 入 した もの は 、 せ ん 断 が 進 み 繊 維 に 緊 張 力 が 生 じ な い と 、 せ ん 断 抵 抗 力 を 発 揮 しな い の で 、 せ ん 断 初 期 の せ ん 断 抵 抗 が 小 さ く 、 大 き な 変 形 を 生 じな い と 補 強 効 果 が 発 揮 さ れ な い 。 そ の た め せ ん 断 初 期 で は 、 セ メ ン トを 混 入 した もの が 繊 維 を 混 入 した も の よ りせ ん 断 応 力 は 高 い が 、 せ ん 断 が 進 む に つ れ 、 そ れ は 逆 転 す る 。 繊 維 と セ メ ン トの 両 方 を 混 入 し た

ものは 土 粒 子 同 士 だ け で な く繊維 と土 粒 子 もセ メ ン トに よ り結 合 して い るの で 、比 較 的 変 形 の 小 さな 時

か ら繊 維 に 緊 張 力 が 生 じる た め 、せ ん 断 初 期 か ら大 きなせ ん 断 抵抗 が発 生 し、 小 さ な 変 形 で も高 い 補 強

効 果が 発 揮 され る と思 わ れ る 。

α=90.に お い て も 、 セ メ ン トと 繊 維 の 両 方 を 混 入 し た もの の 立 ち 上 が り こ そ や や 緩 や か に な っ て い る が 、他 の 点 で は α=45° と 似 た よ う な 傾 向 を 示 し て い る 。 ま た 、 ピ ー ク 強 度 を 生 じ る 水 平 変 位 は 、 繊 維 を 混 入 し た も の が 大 き く な っ て い る が 、 こ れ は 繊 維 の 補 強 効 果 が 十 分 に 発 揮 さ れ る た め に は あ る 程 度 の 繊 維 の 伸 び が 必 要 で あ り 、 そ れ が 補 強 効 果 が 最 大 の α=90° で 最 も は っ き り と 出 た も の と 思 わ れ る 。 こ の 立 ち 上 が り が 緩 や か に な っ た 原 因 に つ い て は 、 さ ら に 検 討 が 必 要 で あ る。 以 上 か ら 、 繊 維 の み 混 入 し た 場 合 は 補 強 効 果 が 現 れ る に は 、 大 き な 変 形 を 必 要 と す る が 、 セ メ ン トを

図-11 せ ん断応 力 τ∼水 平変 位D

最 大 せ ん 断 応 力 τ ∼ 打 設 角 α 関 係(図-12)を 見 る と 、 繊 維 の み を 灘 入 した 場 合 も セ メ ン トと 繊 維 を 混 入 した 場 合 も ほ ぼ 似 た よ う な 変 化 の 仕 方 を して お り 、両 者 と も α=90° の 時 、最 も 強 度 が 高 く な っ て い て 、 α=0° で は 、 ほ とん ど繊 維 に よ る補 強 効 果 が 現 れ て い な い 。 つ ま り、 セ メ ン トを 混 入 して も 、連 続 長 繊 維 混 入 土 自 体 の 異 方 性 は 、 変 化 しな い と い う こ と に な る 。 セ メ ン トを 混 入 し て い な い 場 合 の 最 大 せ ん 断 応 力 τ ∼ 鉛 直 応 力 σv関 係(図-13)を 見 る と 、 ど の 打 設 角 α に つ い て も 内 部 摩 擦 角 に は 大 き な 違 い は な い 。 見 か け 上 の 粘 着 力 は 、 補 強 効 果 が 良 く現 れ て い る α ほ ど 大 き くで て い て 、 α=90° で 最 大 と な っ て い る 。 図-12 最 大 せ ん 断 応 力 τ ∼ 打 設 角 α ま た 、補 強 効 果 が あ ま り現 れ て い な い α=0°,135° は 無 補 強 土 とあ ま り変 わ らず 、0に 近 くな っ て い る 。 つ ま り 、繊 維 混 入 に よ る 補 強 効 果 が 、 疑 似 粘 着 力 と い う形 で 現 れ て い る 。 セ メ ン トを 混 入 し た場 合 の 最 大 せ ん 断 応 力 τ∼鉛 直 応 力 σv関 係(図-13)を 見 て み る 。 な お 、 α=75°, 105°に つ い て は 、 ば らつ き が 大 き か っ た た め こ こ で は 省 略 した 。 内 部 摩 擦 角 は 、 α=0°,135° で は 、 無 補 強 土 とあ ま り変 わ ら な い が 、 セ メ ン トを 混 入 して い な い場 合 と 異 な り 、 α=0°,135° に 比 べ て α=45°, 90°で は 増 加 が 見 み ら れ た 。 疑 似 粘 着 力 は 、セ メ ン トを 混 入 して い な い 場 合 と 同 様 に α=0°,135° は 、 無 補 強 土 と あ ま り 変 わ ら な い が 、 セ メ ン トの 混 入 に よ り 、 セ メ ン トを 混 入 して い な い 場 合 と 比 べ て 全 て 増 加 して い る。 ま た 、 α=90° が 最 大 と な っ て い る 。 つ ま り、 セ メ ン トを 混 入 す る こ と に よ り内 部 摩 擦 角 や 粘 着 力 が 増 加 して い る 。

図-13 最 大 せ ん 断 応 力 τ∼ 鉛 直 応 力 σv 皿)耐 侵 食 性 試 験 図-14 に 累 積 流 出 土 砂量 ∼ 経 過 時 間 の 関 係 を 示 す 。 セ メ ン トを 混 入 し た 連 続 長 繊 維 混 入 土 に 関 して は 、 打 設 角 α を0°,45°,90° と 変 化 さ せ て 行 っ た が 、 侵 食 性 に つ い て は 打 設 角 度 に よ る違 い は 見 られ な か っ た た め 、 こ こ で は 、 α=0° に つ い て の み 示 す 。 こ れ を 見 る と 、 繊 維 を 混 入 し た場 合 、流 出 土 砂 量 が 経 過 時 間1時 間20分 程 度 ま で は 、 山 砂 の み の 場 合 よ り も 多 い が 、 そ の 後 、 逆 転 し て い る 。 こ

れ は 、実験 開始 直後 は 、表面 の繊 維

に よ っ て 拘 束 さ れ て い な い 部 分 の 土 砂 が 流 出 す る が 、 そ の 後 、 徐 々 に 繊 図-14 累 積流 出 土 砂 量 ∼ 経 過 時 間 維 が 表 面 に 出 て く る と 、繊 維 が 表 流 水 の 流 れ の 勢 い を 緩 め 、 ま た 、繊 維 自体 が 砂 を 拘 束 す る た め 流 出 土 砂 量 が 減 少 し た も の と 考 え られ る 。 セ メ ン トの み を 混 入 した 場 合 は 、 山 砂 に 繊 維 を 混 入 した 場 合 に 比 べ て 、流 出 土 砂 量 は 大 き く減 少 して い る 。 ま た 、 繊 維 と セ メ ン トの 両 方 を 混 入 した もの は 、繊 維 に 土 粒 子 が 接 着 し 、土 が 流 出 しに く くな っ て お り 、 さ ら に 流 出 土 砂 量 は 減 少 して い る 。 図 を 見 る と 、 繊 維 を 混 入 し た だ け で は 侵 食 量 は 山 砂 の み の 場 合 と 比 べ て 約1割 強 の 減 少 で あ っ た が 、 セ メ ン トを 混 入 す る と 侵 食 量 は 、約 半 分 に 減 っ て い る 。 よ っ て 、 繊 維 と セ メ ン ト、特 に セ メ ン トは 、 か な り耐 侵 食 性 を 向 上 す る こ とが で き る と 考 え ら れ る 。

6.ま

とめ

単純 せ ん 断 試験 結 果 か ら、連続 長繊 維 混入 土 は繊維 が 引 張 られ るこ とに よ りせ ん断 強 度 の増 加 を 図 る

ため 、そ の補 強効 果 は 供 試体 内 の引 っ張 りひず みに 大 き く依 存 し、最 小主 ひず み 方向 と打 設角 αが 一 致

した とき に最 も補 強 効 果 を発 揮 し、圧 縮 ひず みに 対す る補 強効 果 はあ ま り望め な い。 ま た 、一 面せ ん断

試験 結 果 か らは 、破 壊 面 に対 して 垂直 に繊維 を 混入 した もの が最 も強度 を発 揮 した。 こ れは 、破 壊 面 に

着 目す る と単 純 せ ん 断試 験 に対 応す る結 果 にな った。

セメ ン トを 混入 した連続 長 繊維 混入 土 は土 粒子 同士の み な らず 、土粒 子 と繊 維 の結 合 力 も増 加 す るの

で 、比 較 的 変 形 の小 さい 時か ら補 強効 果 を発揮 す る こ とが でき る。 ま た、繊維 補 強土 の せ ん断 強度 の 増

加 は疑 似 粘 着力 の 増 加 とい う形 で現れ るが 、セ メ ン トを混 入 す るこ とに よ りさ らに粘 着 力 は増加 し、内

部摩擦 角 も増加 す る。

セ メ ン ト及 び 繊 維 を 混 入 す る こ と に よ り 、 耐 侵 食 牲 は 向 上 す る 。 特 に セ メ ン トの 混 入 は 、 大 き く 耐侵 食 性 を 向 上 さ せ る こ と が で き る 。 7.謝 辞 本 研 究 を 行 な うに 当 た り多 く の ご 支 援 、 ご教 示 を 頂 い た 、 熊 谷 組 の 藤 木 広 一 、 井 原 俊 一 、 尾 崎 健 一 郎 の 各 氏 に 敬 意 を 表 す る 。

参考文献

(1) 桑 野 二 郎 ・今 村 芳 徳 ・櫻 井 実 ・今 成 達 郎 ・木 村 隆 之:連 続 長 繊 維 混 入 土 の 変 形 強 度 特 性 の 異 方 性,土 木 学 会 第49回 年 次 学 術 講 演 会,1994. (2) 桑 野 土 郎 ・櫻 井 実 ・菊 地 洋 司 ・今 成 達 郎 ・木 村 隆 之:セ メ ン トを 混 入 した 連 続 長 繊 維 混 入 土 の 変 形 強 度 特 性,土 木 学 会 第49回 年 次 学 術 講 演 会,1994. (3) 熊 谷 組:連 続 長 繊 維 混 入 土 に よ る 土(砂)の 補 強 「テ ク ソ ル 工 法 」,技 術 資 料,1988 (4) 久 楽 勝 行 ・三 木 博 史 ・中 山 覚 博 ・藤 木 広 一:連 続 長 繊 維 を 用 い た 補 強 土 壁 を 有 す る実 物 大 盛 土 の 降 雨 実 験 と 安 定 解 析,土 木 学 会 論 文 集 第427号/IV-14,pp.223-232,1991.

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