JP2017058259A - 非排水一面せん断機構の圧力室を付加した三軸試験装置 - Google Patents

Abstract

【目的】三軸試験装置に一面せん断機構のせん断箱を組み合わせることで、地すべりが滑動する際のすべり面の間隙水圧とせん断応力を正確に測定する。【解決手段】三軸試験装置の三軸圧力室の位置に一面せん断機構のせん断箱を組み込むことで、せん断箱内の供試体に背圧を付与できるようにした。三軸試験装置のせん断力付与手段が鉛直方向にしか可動しないため、従来の装置では上下に位置するせん断箱を左右に位置させ、せん断方向を鉛直方向となるようにして、せん断箱を三軸試験装置に組込めるようにした。せん断箱が正確に鉛直方向となるようにせん断箱架台を設け，スライド板を介してせん断箱を固定した。供試体に負荷する圧密荷重を三軸試験装置のセル圧によって負荷する際、左右の載荷盤を自由に可動する構造とすることで、すべり面をせん断位置に固定できるようにし、地すべりが滑動する際のすべり面の間隙水圧とせん断応力の正確な測定を可能とした構成。【選択図】図１

Description

本発明は、三軸試験装置の三軸圧力室の位置に一面せん断機構のせん断箱を鉛直に組み込むことで、せん断箱内のすべり面供試体に背圧を付与できるようにし、かつ、スライド板によってせん断箱の摩擦を軽減しながら圧力室に固定することで、せん断方向を正確に鉛直方向に限定できるようにし、かつ、供試体に接する左右の載荷盤を自由に可動する構造とすることで、すべり面位置を固定できるようにしたことにより、地すべりが滑動する際のすべり面の間隙水圧を正確に測定できるようにしたことを特徴とする非排水一面せん断機構の圧力室を付加した三軸試験装置である。

我が国の山地斜面では、地震時に滑動する地すべりと、地震時には滑動しない地すべりが存在する。これらの挙動の差は地すべりのすべり面を構成する土の性質により現れていると考えられ、地すべりの滑動予測や効果的な対策工設計のために、様々なすべり面の地震時における強度パラメータを評価することが求められている。土の動的強度を把握するためには、室内土質試験において土にせん断応力を繰返し載荷させ、そのときの土に作用するせん断応力、垂直応力、間隙水圧、体積変化量等を計測する必要がある。土質試験分野において、土の強度パラメータを求めるためのせん断試験としては、一軸圧縮試験、三軸試験、一面せん断試験等がある。これらの試験はせん断モードがそれぞれ異なっているため、土の強度パラメータを求める際は現場の条件に対応した試験を選定する必要がある。

三軸試験装置は、円筒状の密閉水槽としての三軸セルと、三軸セル内中央にゴムスリーブに収納した円柱状の土の供試体を挾持配置するための載置台及び載荷板と、三軸セルの上方にあって載荷板に荷重を負荷する軸荷重負荷装置と、三軸セル内に所定の水圧を導入する側圧負荷装置によって主として構成されるとともに、各種測定や制御を行うための、荷重計、制御装置、軸変位計、間隙水圧計、ビューレット等を備えており、非排水状態等の様々な条件下における供試体の挙動を測定することができるものの、地すべりのすべり面とはせん断モードが異なっており、特定のせん断面に対して直接的にせん断を行うことができない。

一方、一面せん断試験は、せん断面に垂直力とせん断力を直接作用させる直接せん断型の土質試験に区分されており、地すべりのすべり面に代表される半無限斜面中のせん断面のせん断モードを表現する試験として認知されている。一面せん断試験装置は上下に分かれたせん断箱内に土の供試体を入れてせん断を実施する機構となっているが、上下のせん断箱間の摩擦を除去するために、せん断箱間にある程度のすき間をあける必要がある。これにより供試体はせん断箱の外気と接することとなり、非排水条件と呼ばれる密封状態にならないため、せん断により供試体内に発生する間隙水圧を測定することができない。

特開２００９−５３０４２号公報の発明 特開２００１−２０１４４６号公報の発明 特開２００６−１２５９４９号公報の発明

引用文献１の発明は、三軸試験装置の三軸圧力室の液中に供試体を置き、三軸試験装置のセル圧供給装置で供試体を三軸方向から加圧した圧密状況下において、圧縮装置で軸方向から圧縮したときの供試体の変形に至る軸方向と側方向の各主応力及び各有効主応力からその供試体の地すべりの評価をおこなう三軸試験装置を用いた土の三軸試験方法による地すべりの評価方法において、 排水のための溝又は穴が軸方向に形成された剛体からなる柱状の載置台の上面に、供試体の下面が当接する状態で、かつ、全体が軸方向に延びる柱状体になるように形成したものを、三軸圧力室内の所定位置に配置して、土の三軸試験方法をおこなうことを特徴とする。

このように構成された発明にかかる地すべりの評価方法によれば、圧縮装置で軸方向に供試体が圧縮される際に、供試体が剛体からなる載置台上に載置されているため、これらの間に土と岩盤との境界に類する状況が形成されるとともに、載置台に溝および穴が軸方向に形成されていることから、これらの溝又は穴を介して供試体から間隙水圧を形成する水が円滑に排水されて、圧縮に伴う適正な間隙水圧を得ることができるため、自然界における岩盤と土との境界を有する地盤における地すべりの状況を再現でき、このため、地すべりの評価をおこなうことが可能となる。

また、上記の特許文献２の発明は、水平面内に於いて互いに異なる方向に変位可能な下せん断箱と、夫々のせん断箱内に配置された高剛性ロードセルと、上せん断箱と下せん断箱間に配置した供試体に対してせん断力を付与することができるせん断力付与手段と、前記供試体に発生するせん断力を測定する水平ロードセルと、前記供試体に対して垂直力を付与する垂直力付与手段と、前記供試体に発生する垂直力を測定する垂直ロードセルとを備えてなる小型自動繰り返し一面せん断試験装置である。

この発明の装置によれば、上下せん断箱間に配置した小型高剛性ロードセルによって、せん断箱−供試体せん断面間あるいは試料漏れによる摩擦力を測定し、水平ロードセルにより測定した全体のせん断力から測定した摩擦力を差し引き、これにより測定誤差である摩擦力の影響を完全に取り除くことができる。

さらに、引用文献３にあっては、本件出願人の特許（第4208818号）に係るものであって、発明の目的が「一面せん断試験、特に地すべりのすべり面等、弱面のせん断強度計測のせん断工程において、擦痕等の起伏を反映したせん断強度を計測するため」であり、構成が「最小せん断応力でせん断変位が進行するようにせん断箱を自由に水平回転できるように構成したもの」であり、作用効果が「今まで過大に評価されていたせん断応力を、より精度良く計測、評価できるようになること」であることは熟知するところであるが、本件発明とは、「地すべりのすべり面の強度を一面せん断試験により測定するところは技術内容が同じであるが、地すべりが滑動する際のすべり面の間隙水圧を測定できるようにすることを目的とし、一面せん断機構の部材を三軸試験装置に組み込めるように構成したことで、せん断過程における供試体内の間隙水圧が測定できるようになった点」で技術内容が異なるものである。

上記特許文献１は、地すべりの供試体を三軸試験装置内に置くことで間隙水圧の測定を可能にしているが、自然由来の土の供試体と岩盤に見立てた人工の金属とをせん断する構成であるため、実地盤において形成された地すべりの上盤と下盤に挟まれたすべり面を直接的にせん断できないことが課題である。

上記特許文献２であっても、上下せん断箱に作用する摩擦力を適切に評価することができるが、せん断箱内を非排水状態にすることはできないため、供試体に発生する間隙水圧を測定することができない。また、仮に上下せん断箱を圧着することにより非排水状態としたとしても、せん断箱内への空気の混入が不可避なため、適切なＢ値の確保が見込めない。

そこで、本発明はこれら従来の課題を解決し、発明の目的を達成するために提供するものである。

本発明の第１は、三軸試験装置の三軸圧力室の位置に一面せん断機構のせん断箱を鉛直に組み込むことで、せん断箱内のすべり面供試体に背圧を付与できるようにし、かつ、スライド板によってせん断箱の摩擦を軽減しながら圧力室に固定することで、せん断方向を正確に鉛直方向に限定できるようにし、かつ、供試体に接する左右の載荷盤を自由に可動する構造とすることで、すべり面位置を固定できるようにしたことにより、地すべりが滑動する際のすべり面の間隙水圧を正確に測定できるようにしたことを特徴とする非排水一面せん断機構の圧力室を付加した三軸試験装置である。

本発明の第２は、せん断箱を圧着する際の緩衝材として、接着されたゴム板ではなく、はめ込み式のゴム製Ｏリングを用いることで、せん断により摩耗する緩衝材のメンテナンスを容易にしたことを特徴とする非排水一面せん断機構の圧力室を付加した三軸試験装置である。

本発明は上記の構成であるから、三軸試験装置からせん断箱内のすべり面供試体に背圧を付与することにより、供試体内の残存空気を圧縮し、飽和度を高めることによってＢ値を向上させ、より精度の高い間隙水圧測定ができる。
かつ、上記のようにスライド板を介して圧力室のせん断架台に固定していることから、摩擦を軽減しながらせん断方向を鉛直方向に限定し、すべり面のせん断応力を正確に測定することができる。
また、従来の三軸圧力室では供試体の圧密時の応力状態が等方圧密となるところを、本発明においては従来の一面せん断試験装置と同じように異方圧密となるため、実地盤の応力状態を容易に再現でき、地すべりのすべり面のせん断モードを表現することができる。
さらに、供試体に接するように左右のせん断箱にそれぞれ挿入された載荷盤が水平方向に自由に可動する構成となっているため、セル圧によって負荷される圧密荷重が供試体に対して左右から均等にかかり、試験機組立時に設定した供試体のせん断位置が圧密によって変化しないため、地すべりのすべり面をせん断位置に固定でき、すべり面のせん断応力を正確に測定することができる。
加えて、左右のせん断箱を圧着する際の緩衝材として、接着されたゴム板ではなく、はめ込み式のゴム製Ｏリングを用いているため、せん断により摩耗する緩衝材のメンテナンスを容易に行うことができる。

本発明に係る非排水一面せん断機構の圧力室の断面図である。 左せん断箱にゴム製Ｏリングを敷設した状態の平面図である。 供試体に垂直力を付与している状態の断面図である。 供試体にせん断力を付与している状態の断面図である。 三軸圧縮試験装置の正面図である。 従来の三軸圧力室の断面図である。 従来の一面せん断試験装置の断面図である。

本発明を構成する各部品およびすべり面供試体を、図１に示すように組み立てる。このとき、図５に示す三軸試験装置の三軸圧力室の位置に本発明の圧力室を組み込む形態とする。三軸試験装置のせん断力付与手段が鉛直方向にしか可動しないため、従来の一面せん断試験装置では上下に位置するせん断箱を左右に位置させ、通常水平方向となるせん断方向を鉛直方向となるようにして、せん断箱を三軸試験装置に組み込めるようにしている。左右のせん断箱は図2に示すＯリングを介して圧着されている状態である。組立が完了した後、図３に示すようにセル圧によって左右の載荷盤を押し、供試体に圧密荷重を負荷する。このとき、圧密荷重、圧密変位、排水量を測定する。その後、図４に示すように鉛直方向に載荷軸を可動させて右せん断箱を下方に移動させ、供試体にせん断荷重を負荷する。このとき、間隙水圧、せん断荷重、圧密荷重、せん断変位、圧密変位を測定する。

図１において、１は供試体であり、土質材料の強度、変形および応力とひずみの関係などの特性を調べるために、地すべりのすべり面から試験に供するために直径70mm、高さ20〜60mmの円柱状に成形された試験片である。
２は左せん断箱であり、円柱状の供試体を収納するためのくぼみを持つ、四角柱状の金属製器具である。主にすべり面試料の上盤を収納する。
３は右せん断箱であり、円柱状の供試体を収納するためのくぼみを持つ、四角柱状の金属製器具である。主にすべり面試料の下盤を収納する。
４はせん断力測定用ロードセルであり、供試体に作用するせん断荷重を測定するための電気計測式荷重計で、荷重を鉄芯で受けてこれに生じたひずみを電気的に計測して荷重を求めるものである。
５は垂直変位測定用変位計であり、供試体の圧密変位（水平方向）の変化量を測定するための機械式変位計で、スピンドルに与えられた変位を直接測定する接触型変位計である。
６は変位計受けであり、圧密量測定用変位計のスピンドルを接触させるための金属製器具である。
７はセル圧載荷経路であり、三軸圧力室内のセル水にセル圧を付与するための圧縮空気の通り道である。
８はせん断変位測定用変位計であり、供試体のせん断変位（鉛直方向）の変化量を測定するための機械式変位計で、スピンドルに与えられた変位を直接測定する接触型変位計である。
９は右載荷盤であり、供試体に垂直荷重を負荷させるためのもので、かつ供試体に対して水の出入りを確保する機能を有した、右せん断箱内に設置された剛性を有する金属製円板である。
１０は左載荷盤であり、供試体に垂直荷重を負荷させるためのもので、かつ供試体に対して水の出入りを確保する機能を有した、左せん断箱内に設置された剛性を有する金属製円板である。
１１は供試体中央用間隙水圧測定経路（ニードル）であり、すべり面で発生している間隙水圧を測定する目的で、先端を供試体中央のすべり面位置まで挿入した細管であり、給水タンクからの水を通し、かつビュレットとの水の出入りを確保する機能を有した、左載荷盤に設置されたニードルである。
１２は供試体端面用間隙水圧測定経路であり、供試体右端面で発生している間隙水圧を測定する目的で、給水タンクからの水を通し、かつビュレットとの水の出入りを確保する機能を有した、右載荷盤中央に空けられた管路である。
１３は供試体内部排水経路であり、通水時や圧密時に供試体から排出される間隙水を排水タンクへと排水する目的で、右せん断箱の円柱状くぼみの頂点に空けられた管路である。
１４はポーラスストーンであり、供試体への水の浸透を助長する目的で、載荷盤中に収められた多孔板である。
１５はＯリングであり、せん断箱内と三軸圧力室内の水の出入りを止める目的で、左せん断箱２に掘られた溝に収められたＯ形のゴム製リングである。
１６はせん断力載荷軸であり、動的圧縮力載荷用サーボモーターによるせん断力を、右せん断箱を介して供試体に伝えるための剛性を有したピストンである。
１７は圧縮力測定用ロードセル接続部であり、試験装置上部に設置された圧縮力測定用ロードセルと三軸圧力室のせん断応力載荷軸を連結させるための剛結ナットである。
１８はせん断箱架台であり、左せん断箱を土台に固定し、また、右せん断箱の移動を鉛直方向に限定するためにスライド板を介して固定させる剛性を有した金属製器具である。
１９は土台であり、三軸圧力室の底部として構成される剛性を有した金属製器具である。
２０は圧力円筒であり、土台の上に置かれ、三軸圧力室内を密閉するためのアクリル製の円筒である。
２１はスライド板であり、右せん断箱をせん断箱架台に沿ってなめらかに移動させるための金属製球体を有した金属製器具である。

図３において、２２はセル水であり、セル圧載荷経路からの空気圧を流体圧に変換して供試体に作用させる目的で、三軸圧力室内に貯められた水である。

図５において、２３は三軸圧力室であり、圧力円筒に囲われた空間およびその内部に構成される部材の総称である。
２４は動的圧縮力載荷用ベロフラムシリンダーであり、供試体に0.05Hz〜1.0Hzの正弦波形等の動的圧縮力を載荷させるための、空気圧及び電動によって伸縮駆動する動力シリンダーである。
２５は給水タンクであり、せん断箱内に脱気水を送るため、三軸圧力室より上方に設置したアクリル製のタンクである。
２６は排水タンクであり、せん断箱内に送られた脱気水をせん断箱外に排水するため、三軸圧力室より下方に設置したアクリル製のタンクである。
２７は静的圧縮力載荷用サーボモーターであり、供試体にせん断速度5mm/min以下の静的圧縮力を載荷させるための、速度が制御可能な電動モーターである。
２８は圧縮力測定用ロードセルであり、供試体に作用する圧縮力を測定するための電気計測式荷重計で、荷重を鉄芯で受けてこれに生じたひずみを電気的に計測して荷重を求めるものである。
２９は背圧表示計であり、背圧を測定して表示する圧力計である。
ここでいう背圧とは、供試体内の間隙水に付加する圧力のことをいう。
３０はセル圧表示計であり、セル圧を測定して表示する圧力計である。
ここでいうセル圧とは、三軸試験において供試体に対し供試体外部から等方的に作用させる圧力のことをいい、セル水を介して付加する。
３１は圧縮空気圧表示計であり、三軸試験装置およびベロフラムシリンダーに供給する圧縮空気の圧力を測定して表示する圧力計である。
３２は真空圧表示計であり、三軸試験装置に供給する真空の圧力を測定して表示する圧力計である。
３３はビュレットであり、供試体の体積変化を計測する目的で、供試体からの排水量を測定するための目盛が刻印された、ガラス製の二重管器具である。

図６において、３４はキャップであり、供試体の上端に置き、圧縮力載荷軸からの圧縮力を供試体に伝える機能を有した、剛性のある円柱状器具である。
３５はペデスタルであり、供試体を置く台座となる機能を有した、剛性のある円柱状器具である。
３６は供試体内部給水経路であり、給水タンクからの脱気水を供試体に供給するための管路である。
３７は微小圧縮変位測定用変位計であり、供試体に発生する微小な圧縮変位を測定するための渦電流式変位計で、高周波磁界を利用した非接触型変位計である。
３８はゴム膜であり、供試体と三軸圧力室の水が直接触れないようにするために、供試体に被せているゴム製の不透水膜である。
３９は圧縮力載荷軸であり、静的圧縮力載荷用サーボモーターによる圧縮力を、キャップを介して供試体に載荷するための剛性を有したピストンである。

図７において、４０は上せん断箱であり、円柱状の供試体の上半分を収納するための穴が空いた、四角柱状の金属製器具である。せん断力載荷軸と剛結し、供試体にせん断力を伝える機能を有する。
４１は下せん断箱であり、円柱状の供試体の下半分を収納するための穴が空いた、四角柱状の金属製器具である。上せん断箱が水平方向に可動するのに対し、下せん断箱は土台に固定され、常に不動となる。
４２は圧密応力測定用ロードセルであり、垂直力載荷軸を介して供試体に載荷される垂直力を計測するための電気計測式荷重計で、荷重を鉄芯で受けてこれに生じたひずみを電気的に計測して荷重を求めるものである。
４３はリニアガイドであり、上せん断箱と圧密応力測定用ロードセルの間に設置し、上せん断箱をスムーズに水平移動させるための、直線駆動のベアリングである。
４４は垂直力載荷軸であり、サーボモーターによる圧縮力を、ペデスタルを介して供試体に載荷させるための剛性を有したピストンである。

上記段落[０００１]に記載の三軸試験装置とは、ゴム膜などの不透水膜で覆った円柱状の供試体を三軸圧力室と呼ばれる圧力円筒の中に置き、等方的な流体圧と、軸圧を作用させて、供試体を軸方向に圧縮させることによりせん断破壊させる試験を行うための試験装置のことをいう。

上記段落[０００１]に記載の間隙水圧とは、土中の間隙水が有する圧力のことをいう。

上記段落[０００１]に記載の非排水とは、供試体をせん断する際に供試体内部の水の出入りを許さない状態のことをいう。

上記段落[０００２]に記載の一面せん断試験とは、円板状の供試体を上下二つに割れたせん断箱に入れ、鉛直方向に直応力を加えた状態で水平にせん断し、せん断強さを求める試験のことをいう。

上記段落[００１１]に記載のB値とは、間隙圧係数Bとも呼ばれ、供試体を非排水状態として圧密荷重を負荷したときの応力増分と、それに伴って発生する供試体内の間隙水圧増分の比のことをいう。供試体内の間隙水圧を正確に測定するには、B値は1.0となることが望ましい。

上記段落[００１６]に記載の等方圧密とは、供試体の三主応力が等しい応力条件の下で行う圧密のことをいう。

上記段落[００１６]に記載の異方圧密とは、供試体の三主応力のうち、少なくとも一つ以上が異なる異方応力条件下で行う圧密のことをいい、通常の地盤は側方向変位が生じない条件で異方圧密された状態となっている。

[具体的なせん断試験工程例]
上記の構成に基づく本発明における具体的なせん断試験工程例を説明する。
（１）せん断箱架台18にスライド板を挟む形で右せん断箱3を載せて固定し、右載荷盤9を供試体1を入れる空洞に挿入する。
（２）左せん断箱2を右せん断箱3の上に載せ、供試体1を入れる空洞を一致させて仮固定する。
（３）成形器具で直径70mm、高さ20〜60mの大きさに成形した供試体1を、せん断箱の空洞に合わせ、押出し器で押して挿入する。
（４）左載荷盤10を左せん断箱2側から供試体1に接するようにせん断箱に挿入する。
（５）左載荷盤10に圧密量測定用変位計5を設置する。
（６）右載荷盤9に変位計受け6を設置する。
（７）左載荷盤10の供試体中央間隙水圧測定経路11にニードルおよび配管を接続する。
（８）右載荷盤9の供試体端面間隙水圧測定経路12に配管を接続する。
（９）供試体の入った左右せん断箱を載せたせん断箱架台18を、下に置いた右せん断箱2が右側に、上に載せた左せん断箱3が左側にくるように90°回転させ、三軸試験装置の土台19に載せて固定する。
（１０）右せん断箱3の供試体内部排水経路13に配管を接続する。
（１１）供試体中央間隙水圧測定経路11、供試体端面間隙水圧測定経路12および供試体内部排水経路13の配管を土台19に接続する。
（１２）せん断力載荷軸16を降ろして右せん断箱3にせん断力測定用ロードセル4を接触させ、固定する。
（１３）左せん断箱2と右せん断箱3の仮固定を解除する。
（１４）土台19に圧力円筒20を被せ、固定する。
（１５）圧縮力測定用ロードセル接続部17を三軸試験装置の圧縮力測定用ロードセル28に接続する。
（１６）三軸試験装置に圧縮空気を供給する。
（１７）土台19に設けられた配管から三軸圧力室23の内部にセル水22を供給する。
（１８）給水タンク24のコックを開け、供試体中央間隙水圧測定経路11および供試体端面間隙水圧測定経路12から供試体1に水を供給する。このとき、せん断箱内に溜まった水は供試体内部排水経路13を通して排水タンク26に排出する。
（１９）ビュレット33のコックを開き、供試体中央間隙水圧測定経路11および供試体端面間隙水圧測定経路12とつないでビュレット33に空気圧（背圧）を付与し、供試体1に背圧を負荷して飽和度を高める。
（２０）セル圧載荷経路7より三軸圧力室23の内部に空気圧（セル圧）を付与し、セル水22を介して供試体1に垂直荷重を載荷する。このとき、供試体内の間隙水はビュレット33に排水する。
（２１）動的圧縮力載荷用ベロフラムシリンダー24を稼働させて供試体1にせん断荷重を載荷し、制御パソコンにてせん断応力、垂直応力、間隙水圧、せん断変位量、垂直変位量を計測する。
（２２）ビュレット33への空気圧（背圧）を除去し、三軸圧力室23の内部への空気圧（セル圧）を除去する。
（２３）コックを開いて三軸圧力室23のセル水22を排水する。
（２４）上記（３）〜（１７）に示す手順と逆の手順で三軸圧力室23を解体する。

本発明は、地すべりのすべり面試料以外にも、粘性土試料や砂質土試料がせん断される時の供試体内の間隙水圧を測定することができる。

１ 供試体
２ 左せん断箱
３ 右せん断箱
４ せん断力測定用ロードセル
５ 垂直変位測定用変位計
６ 変位計受け
７ セル圧負荷経路
８ せん断変位測定用変位計
９ 右載荷盤
１０ 左載荷盤
１１ 供試体中央用間隙水圧測定経路（ニードル）
１２ 供試体端面用間隙水圧測定経路
１３ 供試体内部排水経路
１４ ポーラスストーン
１５ Ｏリング
１６ せん断力載荷軸
１７ 圧縮力測定用ロードセル接続部
１８ せん断箱架台
１９ 土台
２０ 圧力円筒
２１ スライド板
２２ セル水
２３ 三軸圧力室
２４ 動的圧縮力載荷用ベロフラムシリンダー
２５ 給水タンク
２６ 排水タンク
２７ 静的圧縮力載荷用サーボモーター
２８ 圧縮力測定用ロードセル
２９ 背圧表示計
３０ セル圧表示計
３１ 圧縮空気圧表示計
３２ 真空圧表示計
３３ ビュレット
３４ キャップ
３５ ペデスタル
３６ 供試体内部給水経路
３７ 微小圧縮変位測定用変位計
３８ ゴム膜
３９ 圧縮力載荷軸
４０ 上せん断箱
４１ 下せん断箱
４２ 圧密応力測定用ロードセル
４３ リニアガイド
４４ 垂直力載荷軸

一方、一面せん断試験は、せん断面に垂直力とせん断力を直接作用させる直接せん断型の土質試験に区分されており、地すべりのすべり面に代表される半無限斜面中のせん断面のせん断モードを表現する試験として認知されている。一面せん断試験装置は上下に分かれたせん断箱内に土の供試体を入れてせん断を実施する機構となっているが、上下のせん断箱間の摩擦を除去するために、せん断箱間にある程度のすき間をあける必要がある。これにより供試体はせん断箱の外気と接することとなり、非排水条件と呼ばれる密封状態にならないため、せん断により供試体内に発生する間隙水圧を測定することができない。
なお、従来において、本件出願人により、「三軸圧力室内に組み込んだ非排水一面せん 断試験機の開発」について（長谷川 陽一，柴崎 達也，眞弓 孝之，三軸圧力室内に組 み込んだ非排水一面せん断試験機の開発，土木学会年次学術講演会講演概要集（CD−ROM ），2015年 8月 1日，Vol．70th Page．ROMBUNNO．ＩＩＩ−256，p．511−512（以下、 「引用文献１」という。）」の論文が公表されている。
引用文献１は、本件出願人の公開文献であって、「地すべりのすべり面の強度を一面せ ん断によって計測しながら、かつ、供試体内で発生する間隙水圧を精度良く測定すること で、地すべりが滑動する際のすべり面の間隙水圧挙動を評価できるようにする点」で目的 は一致しているが、本願発明とは「圧力室の中に左せん断箱を三軸試験装置の土台に固定 し、かつ右せん断箱を固定しながら、その移動方向を鉛直方向に限定させ、かつスライド 板を介して右せん断箱との摩擦を軽減させる構造を持ったせん断箱架台があり、地すべり が滑動する際のすべり面のせん断応力を正確に測定できる点」で技術的内容が異なるもの である。
また、引用文献１であっても、右せん断箱３を固定するせん断箱架台がないため、すべ り面供試体を鉛直方向にせん断する際に右せん断箱が右方向にも移動し、すべり面供試体 のせん断応力を正確に計測できないことが課題である。

Claims (2)

1. 三軸試験装置の三軸圧力室の位置に一面せん断機構のせん断箱を鉛直に組み込むことで、せん断箱内のすべり面供試体に背圧を付与できるようにし、かつ、スライド板によってせん断箱の摩擦を軽減しながら圧力室に固定することで、せん断方向を正確に鉛直方向に限定できるようにし、かつ、供試体に接する左右の載荷盤を自由に可動する構造とすることで、すべり面位置を固定できるようにしたことにより、地すべりが滑動する際のすべり面の間隙水圧を正確に測定できるようにしたことを特徴とする非排水一面せん断機構の圧力室を付加した三軸試験装置。
2. せん断箱を圧着する際の緩衝材として、接着されたゴム板ではなく、はめ込み式のゴム製Ｏリングを用いることで、せん断により摩耗する緩衝材のメンテナンスを容易にしたことを特徴とする請求項１に記載の非排水一面せん断機構の圧力室を付加した三軸試験装置。