JP2018031628A

JP2018031628A - Shear soil tank

Info

Publication number: JP2018031628A
Application number: JP2016163066A
Authority: JP
Inventors: 康嗣鈴木; Yasutsugu Suzuki
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2016-08-23
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2018-03-01

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shear soil tank capable of improving reproducibility of vibration of the ground.SOLUTION: A shear soil tank 1 according to the embodiment of the present invention includes a plurality of shear frames 10 with openings 10c. The plurality of shear frames 10 are stacked in the Z direction in a manner to be mutually movable by making the openings 10c communicate with each other. Earth E is stored in the openings 10c of the plurality of shear frames 10. Each of the shear frames 10 has a plurality of short sides 11 and long sides 12 which extend in directions different from each other. The short sides 11 and the long sides 12 are oscillatably connected with each other.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、振動時における地盤の挙動を再現するせん断土槽に関する。 The present invention relates to a shear soil tank that reproduces the behavior of the ground during vibration.

従来から、地震発生時等における地盤の変形、又は地盤に埋設された構造物基礎の挙動を再現する試験装置が知られており、その試験装置の一つとしてせん断土槽がある。せん断土槽は、振動台上に積層された複数のせん断枠を備えており、複数のせん断枠は、互いに水平方向に移動自在となるようにベアリング等を介して互いに連結されている。また、鉛直方向に積層された複数のせん断枠の内側には、地盤を再現させるための土砂が収容されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a test apparatus that reproduces the deformation of the ground at the time of an earthquake or the like or the behavior of a structure foundation embedded in the ground is known, and one of the test apparatuses is a shear soil tank. The shear soil tank includes a plurality of shear frames stacked on a vibration table, and the plurality of shear frames are connected to each other via a bearing or the like so as to be movable in the horizontal direction. Moreover, the earth and sand for reproducing the ground are accommodated inside the plurality of shear frames stacked in the vertical direction.

特開２００１−２９６２０２号公報には、複数の矩形枠状のせん断枠が台の上に鉛直方向に積層されたせん断土槽が記載されている。複数のせん断枠の内側には土又は飽和砂が収容されている。このせん断土槽では、振動台が加振装置で加振方向に振動することにより、複数のせん断枠と土又は飽和砂とが振動して、振動時における地盤の挙動が再現される。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-296202 describes a shear soil tank in which a plurality of rectangular frame-shaped shear frames are vertically stacked on a table. Soil or saturated sand is accommodated inside the plurality of shear frames. In this shear soil tank, the vibration table vibrates in the vibration direction with the vibration device, so that the plurality of shear frames and soil or saturated sand vibrate, and the behavior of the ground during vibration is reproduced.

特開２００１−２９６２０２号公報JP 2001-296202 A

各せん断枠は矩形又は円形枠状に形成されており、複数のせん断枠は鉛直方向に積層され、せん断枠の内部に地盤を再現する土砂が収容される。従って、矩形又は円形枠状の複数のせん断枠と土砂とが水平方向に振動することによって振動試験が行われる。この振動試験では、水平面上において均一に振動する地盤を再現することは可能である。 Each shear frame is formed in a rectangular or circular frame shape, the plurality of shear frames are stacked in the vertical direction, and earth and sand that reproduces the ground are accommodated inside the shear frame. Therefore, a vibration test is performed by vibrating a plurality of rectangular or circular frame-shaped shear frames and earth and sand in the horizontal direction. In this vibration test, it is possible to reproduce a ground that vibrates uniformly on a horizontal plane.

しかしながら、実際の地盤は、水平面上において必ずしも均一に振動しない。具体的には、実際の地盤は、地表を含む軟弱層と、軟弱層の下方で構造物の基礎等を支持する支持層とを有し、軟弱層の厚さが水平面上の位置に応じて異なる場合がある。すなわち、軟弱層の厚さが厚い部分ほど大きく振動すると共に軟弱層が薄い部分ほど小さく振動するので、水平面上において地盤が均一に振動しない。前述したせん断土槽では、水平面上において均一に振動する地盤しか再現できないため、水平面上の位置に応じて軟弱層の厚さが異なる地盤の振動を適切に再現することができない。このように、既存のせん断土槽では、適切に再現できる地盤の種類が限られており、地盤の振動の再現性の点で改善の余地がある。 However, the actual ground does not necessarily vibrate uniformly on a horizontal plane. Specifically, the actual ground has a soft layer including the ground surface, and a support layer that supports the foundation of the structure below the soft layer, and the thickness of the soft layer depends on the position on the horizontal plane. May be different. That is, since the portion where the soft layer is thicker vibrates more greatly and the portion where the soft layer is thinner vibrates smaller, the ground does not vibrate uniformly on the horizontal plane. In the above-described shear soil tank, only the ground that vibrates uniformly on the horizontal plane can be reproduced. Therefore, the vibration of the ground having a different soft layer thickness according to the position on the horizontal plane cannot be reproduced appropriately. Thus, in existing shear soil tanks, the types of ground that can be appropriately reproduced are limited, and there is room for improvement in terms of reproducibility of ground vibration.

本発明は、地盤の振動の再現性を高めることができるせん断土槽を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a shear soil tank that can improve the reproducibility of ground vibration.

本発明に係るせん断土槽は、開口部を有する複数のせん断枠を備え、複数のせん断枠は、開口部が互いに連通して互いに移動可能となるように鉛直方向に積層されており、複数のせん断枠の開口部に土砂が収容されるせん断土槽であって、各せん断枠は、互いに異なる方向に伸びる複数の辺部を有しており、複数の辺部は、互いに揺動可能に連結されている。 The shear soil tank according to the present invention includes a plurality of shear frames having openings, and the plurality of shear frames are stacked in a vertical direction so that the openings communicate with each other and are movable with respect to each other. A shear soil tank in which earth and sand are accommodated in an opening of a shear frame, each shear frame has a plurality of sides extending in different directions, and the plurality of sides are connected to each other so as to be swingable. Has been.

このせん断土槽では、各せん断枠の複数の辺部が互いに揺動可能に連結されているので、与える振動に応じてせん断枠を柔軟に変形させることができる。また、複数の辺部を互いに揺動可能に連結することにより、せん断枠の開口部に収容される土砂のうち、一部分を大きく振動させると共に、他の部分を小さく振動させることが可能となる。このように大きく振動させる部位と小さく振動させる部位とを作り出すことができるので、水平面上において均一に振動しない地盤を再現させることができる。従って、地盤の振動の再現性を高めることができる。 In this shear soil tank, the plurality of sides of each shear frame are connected to each other so as to be swingable, so that the shear frame can be flexibly deformed according to the applied vibration. In addition, by connecting the plurality of side portions so as to be swingable, it is possible to vibrate a part of the earth and sand accommodated in the opening of the shear frame and vibrate the other part small. Since a part that vibrates greatly and a part that vibrates small can be created in this way, a ground that does not vibrate uniformly on a horizontal plane can be reproduced. Therefore, reproducibility of ground vibration can be improved.

また、せん断土槽は、一の辺部と他の辺部とに挿入されるピンを備え、ピンは、一の辺部と他の辺部とを互いに揺動可能に連結してもよい。この場合、一の辺部と他の辺部との両方にピンが挿入されることによって、一の辺部と他の辺部とが互いに揺動可能に連結される。従って、一の辺部と他の辺部とをピン接合で容易に連結できるので、簡易な構成で地盤の振動の再現性を高めることができる。 In addition, the shear soil tank may include a pin inserted into one side and the other side, and the pin may connect the one side and the other side so as to be swingable with respect to each other. In this case, the pins are inserted into both the one side and the other side so that the one side and the other side are slidably coupled to each other. Accordingly, since one side and the other side can be easily connected by pin joining, the reproducibility of ground vibration can be enhanced with a simple configuration.

本発明によれば、地盤の振動の再現性を高めることができる。 According to the present invention, reproducibility of ground vibration can be enhanced.

（ａ）は、第１実施形態に係るせん断土槽を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。(A) is a top view which shows the shear soil tank which concerns on 1st Embodiment. (B) is the sectional view on the AA line of (a). 図１（ａ）のせん断土槽を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the shear soil tank of Fig.1 (a). 図１（ａ）のせん断土槽における２つのせん断枠を示す側面図である。It is a side view which shows the two shear frames in the shear soil tank of Fig.1 (a). （ａ）は、せん断枠を示す平面図である。（ｂ）は、せん断枠が変形した状態を示す平面図である。(A) is a top view which shows a shearing frame. (B) is a top view which shows the state which the shearing frame deform | transformed. （ａ）は、せん断枠の一の辺部と他の辺部との連結部分を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の連結部分を示す平面図である。（ｃ）は、（ａ）の連結部分を示す側面図である。(A) is a perspective view which shows the connection part of one side part of a shearing frame, and another side part. (B) is a top view which shows the connection part of (a). (C) is a side view which shows the connection part of (a). 図１（ａ）のせん断土槽が振動する状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which the shear soil tank of Fig.1 (a) vibrates. 従来のせん断土槽が振動する状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the state which the conventional shear earthen tank vibrates. （ａ）は、第２実施形態に係るせん断枠の一の辺部と他の辺部との連結部分を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）の連結部分を示す平面図である。（ｃ）は、（ａ）の連結部分を示す側面図である。(A) is a perspective view which shows the connection part of one side part of a shearing frame which concerns on 2nd Embodiment, and another side part. (B) is a top view which shows the connection part of (a). (C) is a side view which shows the connection part of (a). （ａ）は、土砂の設置例を示す縦断面図である。（ｂ）は、（ａ）とは別の土砂の設置例を示す縦断面図である。(A) is a longitudinal cross-sectional view which shows the example of installation of earth and sand. (B) is a longitudinal cross-sectional view which shows the installation example of earth and sand different from (a). （ａ）は、せん断枠の変形例を示す平面図である。（ｂ）は、（ａ）とは別のせん断枠の変形例を示す平面図である。(A) is a top view which shows the modification of a shearing frame. (B) is a top view which shows the modification of the shearing frame different from (a).

以下では、図面を参照しながら本発明に係るせん断土槽の実施形態を詳細に説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Below, the embodiment of the shear soil tank which concerns on this invention is described in detail, referring drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

（第１実施形態）
図１（ａ）は第１実施形態に係るせん断土槽を示す平面図であり、図１（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、本実施形態に係るせん断土槽１は、土砂Ｅを用いて振動時における地盤の変形及び挙動を再現させる試験装置である。土砂Ｅの上には、実際の構造物を模した模擬構造物Ｍ等が適宜設置される。せん断土槽１は、水平面上で矩形枠状に形成される複数のせん断枠１０を備えており、複数のせん断枠１０が鉛直方向に積層された枠積層体を有する。 (First embodiment)
Fig.1 (a) is a top view which shows the shear soil tank concerning 1st Embodiment, FIG.1 (b) is the sectional view on the AA line of (a). As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the shear soil tank 1 according to the present embodiment is a test apparatus that reproduces deformation and behavior of the ground during vibration using earth and sand E. On the earth and sand E, a simulated structure M or the like imitating an actual structure is appropriately installed. The shear soil tank 1 includes a plurality of shear frames 10 formed in a rectangular frame shape on a horizontal plane, and has a frame laminate in which the plurality of shear frames 10 are stacked in the vertical direction.

各せん断枠１０は、長方形状の開口部１０ｃを有する。複数のせん断枠１０は、各開口部１０ｃが互いに連通するように鉛直方向に積層される。せん断土槽１は、複数の開口部１０ｃが鉛直方向に連通する空間を形成し、この空間は土砂Ｅが収容される土砂収容部である。積層されるせん断枠１０の数は、例えば２４であるが適宜変更可能である。積層された複数のせん断枠１０の開口部１０ｃには、土砂Ｅが収容されている。また、開口部１０ｃには、土砂Ｅがせん断枠１０から外に出るのを阻止する膜部材等が貼られている。 Each shear frame 10 has a rectangular opening 10c. The plurality of shear frames 10 are stacked in the vertical direction so that the openings 10c communicate with each other. The shear soil tank 1 forms a space in which a plurality of openings 10 c communicate with each other in the vertical direction, and this space is a soil-and-sand storage portion in which the earth and sand E is stored. The number of the shear frames 10 to be stacked is 24, for example, but can be changed as appropriate. Sediment E is accommodated in the openings 10c of the plurality of stacked shear frames 10. Moreover, the film | membrane member etc. which block | prevent the earth and sand E from coming out of the shearing frame 10 are stuck by the opening part 10c.

せん断枠１０は、互いに平行とされる複数の短辺部１１（辺部、一の辺部）と、各短辺部１１と交差する方向に伸びると共に互いに平行とされる複数の長辺部１２（辺部、他の辺部）と、を備える。短辺部１１及び長辺部１２は、共に一対に設けられる。せん断土槽１では、長辺部１２が伸びる方向が加振方向とされており、この加振方向にせん断土槽１が振動して振動試験が行われる。 The shear frame 10 includes a plurality of short side portions 11 (side portions, one side portion) that are parallel to each other, and a plurality of long side portions 12 that extend in a direction intersecting each short side portion 11 and are parallel to each other. (Side part, other side part). Both the short side portion 11 and the long side portion 12 are provided as a pair. In the shear soil tank 1, the direction in which the long side portion 12 extends is the excitation direction, and the vibration test is performed by vibrating the shear earth tank 1 in this excitation direction.

以下の説明では、長辺部１２が伸びる方向（加振方向）をＸ方向、短辺部１１が伸びる方向をＹ方向、複数のせん断枠１０が積層される方向をＺ方向として説明する。本実施形態において、Ｘ方向及びＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は鉛直方向である。なお、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、説明の便宜上のものであり、方向を限定するものではない。また、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、例えば互いに直交しているが、直交していなくてもよい。 In the following description, the direction in which the long side portion 12 extends (excitation direction) is described as the X direction, the direction in which the short side portion 11 extends is defined as the Y direction, and the direction in which the plurality of shear frames 10 are stacked is described as the Z direction. In the present embodiment, the X direction and the Y direction are horizontal directions, and the Z direction is a vertical direction. Note that the X direction, the Y direction, and the Z direction are for convenience of explanation and do not limit the directions. Moreover, although the X direction, the Y direction, and the Z direction are orthogonal to each other, for example, they may not be orthogonal.

せん断土槽１の内部に収容された土砂Ｅには、例えば、２体の模擬構造物Ｍが設置されている。模擬構造物Ｍは、土砂Ｅに埋設される複数の杭Ｐを備えており、各杭Ｐは模擬構造物Ｍから下方に伸びている。土砂Ｅは、地表Ｓを構成する軟弱層Ｅ１と、軟弱層Ｅ１の下方で各杭Ｐを支持する支持層Ｅ２とを有する。軟弱層Ｅ１は、例えば乾燥砂によって構成されており、軟質地盤とされている。 For example, two simulated structures M are installed in the earth and sand E accommodated in the shear soil tank 1. The simulated structure M includes a plurality of piles P embedded in the earth and sand E, and each pile P extends downward from the simulated structure M. The earth and sand E has the soft layer E1 which comprises the ground surface S, and the support layer E2 which supports each pile P under the soft layer E1. The soft layer E1 is made of dry sand, for example, and is soft ground.

軟弱層Ｅ１の厚さは、Ｙ方向の位置に応じて異なっている。Ｙ方向の一端（図１（ａ）の紙面の下端、図１（ｂ）の紙面の右端）では、軟弱層Ｅ１が存在せず支持層Ｅ２が地表Ｓに露出している。軟弱層Ｅ１の厚さは、Ｙ方向の一端から他端に向かうに従って直線状に厚くなっている。換言すれば、軟弱層Ｅ１の深さがＹ方向の変位に比例して深くなっており、支持層Ｅ２の上端面の高さ位置はＹ方向の変位に比例して低くなっている。このような土砂Ｅでは、Ｘ方向に振動するときに、軟弱層Ｅ１が厚い部分が軟弱層Ｅ１が薄い部分よりも大きく振動する。すなわち、土砂Ｅの振動の振幅がＹ方向の変位に比例して大きくなる。このように、水平面上の位置に応じて、軟弱層Ｅ１の厚さと振動の振幅とが異なる。 The thickness of the soft layer E1 varies depending on the position in the Y direction. At one end in the Y direction (the lower end of the paper surface of FIG. 1A and the right end of the paper surface of FIG. 1B), the soft layer E1 does not exist and the support layer E2 is exposed to the ground surface S. The thickness of the soft layer E1 increases linearly from one end in the Y direction toward the other end. In other words, the depth of the soft layer E1 is increased in proportion to the displacement in the Y direction, and the height position of the upper end surface of the support layer E2 is decreased in proportion to the displacement in the Y direction. In such earth and sand E, when vibrating in the X direction, a portion where the soft layer E1 is thick vibrates more than a portion where the soft layer E1 is thin. That is, the amplitude of the vibration of the earth and sand E increases in proportion to the displacement in the Y direction. Thus, the thickness of the soft layer E1 and the amplitude of vibration differ depending on the position on the horizontal plane.

図２は、せん断土槽１を示す斜視図である。図１（ａ）、図１（ｂ）及び図２に示されるように、せん断土槽１において、複数段積層されたせん断枠１０は、加振装置によってＸ方向に振動し、これに伴い、積層された複数のせん断枠１０と土砂ＥとがＸ方向に振動する。 FIG. 2 is a perspective view showing the shear soil tank 1. As shown in FIG. 1 (a), FIG. 1 (b) and FIG. 2, in the shear soil tank 1, the shear frame 10 laminated in a plurality of stages vibrates in the X direction by a vibration device, and accordingly, The plurality of laminated shear frames 10 and earth and sand E vibrate in the X direction.

図３は、２体のせん断枠１０を拡大して示す図である。図３に示されるように、２体のせん断枠１０の間には、ベアリング１３が介在している。このベアリング１３により、２体のせん断枠１０は、互いにＸ方向への相対移動を許容している。また、ベアリング１３は、全てのせん断枠１０において、上側のせん断枠１０と下側のせん断枠１０の間に介在している。よって、全てのせん断枠１０は、互いにＸ方向への相対移動を許容するように連結されている。なお、複数のせん断枠１０を移動可能に連結させる構成は、ベアリング１３に限られず、適宜変更可能である。 FIG. 3 is an enlarged view of the two shear frames 10. As shown in FIG. 3, a bearing 13 is interposed between the two shear frames 10. The bearing 13 allows the two shear frames 10 to move relative to each other in the X direction. The bearings 13 are interposed between the upper shear frame 10 and the lower shear frame 10 in all the shear frames 10. Therefore, all the shear frames 10 are connected to each other so as to allow relative movement in the X direction. In addition, the structure which connects the some shearing frame 10 so that a movement is not restricted to the bearing 13, It can change suitably.

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、せん断枠１０を示す平面図である。前述したように、せん断枠１０は２本の短辺部１１と２本の長辺部１２とを備える。短辺部１１と長辺部１２とは、互いに揺動自在に連結されている。短辺部１１と長辺部１２とは、Ｘ方向及びＹ方向に延びる平面（ＸＹ平面、Ｚ方向に直交する平面）に沿って揺動自在とされている。これにより、水平面上において、せん断枠１０は長方形状及び平行四辺形状に自在に変形する。また、せん断枠１０は、４本のピン１９を備えており、各ピン１９は、せん断枠１０の四隅に設けられている。各ピン１９は、短辺部１１及び長辺部１２をＺ方向に貫通しており、短辺部１１及び長辺部１２を互いに揺動自在に連結している。 4A and 4B are plan views showing the shear frame 10. FIG. As described above, the shear frame 10 includes the two short side portions 11 and the two long side portions 12. The short side portion 11 and the long side portion 12 are connected to each other so as to be swingable. The short side portion 11 and the long side portion 12 are swingable along a plane extending in the X direction and the Y direction (XY plane, plane perpendicular to the Z direction). Thereby, on the horizontal plane, the shear frame 10 is freely deformed into a rectangular shape and a parallelogram shape. In addition, the shear frame 10 includes four pins 19, and the pins 19 are provided at the four corners of the shear frame 10. Each pin 19 penetrates the short side portion 11 and the long side portion 12 in the Z direction, and connects the short side portion 11 and the long side portion 12 so as to be swingable.

図５（ａ）〜図５（ｃ）は、それぞれ、ピン１９による連結構造を拡大した斜視図、平面図及び側面図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、短辺部１１の長手方向の端部１１ａには、長辺部１２の長手方向の端部１２ａが入り込む凹部１１ｂと、ピン１９が挿通される孔部１１ｃとが形成されている。このように、短辺部１１の端部１１ａに長辺部１２の端部１２ａが挟み込まれる。 FIG. 5A to FIG. 5C are an enlarged perspective view, a plan view, and a side view, respectively, of the connecting structure using the pins 19. As shown in FIGS. 5A to 5C, the longitudinal end portion 11 a of the short side portion 11 has a recess portion 11 b into which the longitudinal end portion 12 a of the long side portion 12 enters and a pin 19. And a hole portion 11c through which is inserted. In this way, the end 12a of the long side 12 is sandwiched between the end 11a of the short side 11.

凹部１１ｂは、短辺部１１の長手方向の端面１１ｄから当該長手方向に矩形状に窪んでおり、長辺部１２の端部１２ａを挟み込める形状とされている。例えば、凹部１１ｂが端部１２ａを収容した状態において、短辺部１１の端面１１ｄと長辺部１２の側面１２ｂとは互いに略平行とされる。孔部１１ｃは凹部１１ｂから上下それぞれに貫通しており、凹部１１ｂの上側の孔部１１ｃ、及び凹部１１ｂの下側の孔部１１ｃの両方にピン１９が挿通される。 The concave portion 11b is recessed in a rectangular shape in the longitudinal direction from the longitudinal end surface 11d of the short side portion 11, and is shaped so as to sandwich the end portion 12a of the long side portion 12. For example, in a state where the concave portion 11b accommodates the end portion 12a, the end surface 11d of the short side portion 11 and the side surface 12b of the long side portion 12 are substantially parallel to each other. The hole 11c penetrates from the recess 11b vertically, and the pin 19 is inserted into both the hole 11c on the upper side of the recess 11b and the hole 11c on the lower side of the recess 11b.

長辺部１２の端部１２ａには、長辺部１２の長手方向の端面１２ｃから突出する凸部１２ｄが設けられる。凸部１２ｄは、上下に貫通する孔部１２ｅを有し、この孔部１２ｅにピン１９が挿通される。凸部１２ｄは、例えば、端面１２ｃからＵ字状に突出している。短辺部１１の凹部１１ｂに長辺部１２の凸部１２ｄが挿入された状態において、短辺部１１の孔部１１ｃと長辺部１２の孔部１２ｅとにピン１９が挿通されることにより、短辺部１１と長辺部１２とが互いに揺動自在に連結される。 The end portion 12 a of the long side portion 12 is provided with a convex portion 12 d that protrudes from the end surface 12 c in the longitudinal direction of the long side portion 12. The convex part 12d has a hole part 12e penetrating vertically, and the pin 19 is inserted into the hole part 12e. The convex part 12d protrudes from the end surface 12c in U shape, for example. In a state where the convex portion 12d of the long side portion 12 is inserted into the concave portion 11b of the short side portion 11, the pin 19 is inserted into the hole portion 11c of the short side portion 11 and the hole portion 12e of the long side portion 12. The short side portion 11 and the long side portion 12 are connected to each other so as to be swingable.

また、長辺部１２の端面１２ｃは、短辺部１１の側面１１ｅから離れる方向に傾斜する第１端面１２ｆと、側面１１ｅから第１端面１２ｆの逆側に傾斜する第２端面１２ｇとを含んでいる。前述したように、短辺部１１と長辺部１２とは互いに揺動自在に連結されているが、長辺部１２に対する短辺部１１の揺動時に短辺部１１の側面１１ｅが端面１２ｆ，１２ｇに当接するように端面１２ｆ，１２ｇを設けることにより、短辺部１１の揺動角度を規制することが可能である。 The end surface 12c of the long side portion 12 includes a first end surface 12f that is inclined in a direction away from the side surface 11e of the short side portion 11, and a second end surface 12g that is inclined from the side surface 11e to the opposite side of the first end surface 12f. It is out. As described above, the short side portion 11 and the long side portion 12 are connected to each other so as to be swingable. However, when the short side portion 11 is swung with respect to the long side portion 12, the side surface 11e of the short side portion 11 is the end face 12f. By providing the end faces 12f and 12g so as to contact the 12g, the swing angle of the short side portion 11 can be regulated.

ピン１９は、例えば、短辺部１１の孔部１１ｃ及び長辺部１２の孔部１２ｅに挿通される柱状部１９ａと、柱状部１９ａの長手方向の一端に位置する拡径部１９ｂと、柱状部１９ａの長手方向の他端において柱状部１９ａに嵌め込まれて固定される蓋部１９ｃとを備える。ピン１９は、その柱状部１９ａが孔部１１ｃ，１２ｅに挿通されて拡径部１９ｂが短辺部１１に当接し、拡径部１９ｂの反対側において柱状部１９ａに蓋部１９ｃが嵌め込まれて固定されることにより、短辺部１１と長辺部１２とを揺動自在に連結する。 The pin 19 includes, for example, a columnar portion 19a that is inserted into the hole 11c of the short side portion 11 and the hole 12e of the long side portion 12, an enlarged diameter portion 19b that is positioned at one end in the longitudinal direction of the columnar portion 19a, and a columnar shape. And a lid portion 19c fitted and fixed to the columnar portion 19a at the other end in the longitudinal direction of the portion 19a. The pin 19 has its columnar portion 19a inserted through the holes 11c and 12e, the enlarged diameter portion 19b contacts the short side portion 11, and the lid portion 19c is fitted into the columnar portion 19a on the opposite side of the enlarged diameter portion 19b. By being fixed, the short side portion 11 and the long side portion 12 are pivotably coupled.

次に、本実施形態に係るせん断土槽１の作用効果について説明する。 Next, the effect of the shear soil tank 1 which concerns on this embodiment is demonstrated.

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、せん断土槽１は、開口部１０ｃを有する複数のせん断枠１０を備え、複数のせん断枠１０は、開口部１０ｃが互いに連通して互いに移動可能となるようにＺ方向に積層されており、複数のせん断枠１０の開口部１０ｃに土砂Ｅが収容される。各せん断枠１０は、Ｘ方向に伸びる長辺部１２と、Ｙ方向に伸びる短辺部１１とを備え、長辺部１２と短辺部１１とは、互いに揺動可能に連結されている。 As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the shear soil tank 1 includes a plurality of shear frames 10 having openings 10c, and the plurality of shear frames 10 have openings 10c communicating with each other. Thus, the sand and sand E are accommodated in the openings 10c of the plurality of shear frames 10. Each shear frame 10 includes a long side portion 12 extending in the X direction and a short side portion 11 extending in the Y direction, and the long side portion 12 and the short side portion 11 are connected to each other so as to be swingable.

すなわち、せん断土槽１では、各せん断枠１０の複数の短辺部１１及び複数の長辺部１２が互いに揺動可能に連結されているので、与える振動に応じてせん断枠１０を柔軟に変形させることができる。また、短辺部１１と長辺部１２とを互いに揺動可能に連結することにより、せん断枠１０の開口部１０ｃに収容される土砂Ｅのうち、一部分を大きく振動させると共に、他の部分を小さく振動させることが可能となる。このように大きく振動させる部位と、小さく振動させる部位とを作り出すことができるので、ＸＹ平面上において均一に振動しない地盤を再現させることができる。従って、地盤の振動の再現性を高めることができる。 That is, in the shear soil tank 1, the plurality of short side portions 11 and the plurality of long side portions 12 of each shear frame 10 are connected to each other so as to be swingable, so that the shear frame 10 is flexibly deformed according to the applied vibration. Can be made. Moreover, while connecting the short side part 11 and the long side part 12 so that rocking | fluctuation mutually, a part of earth and sand E accommodated in the opening part 10c of the shearing frame 10 is vibrated greatly, and another part is made. It is possible to vibrate small. Since a part that vibrates greatly and a part that vibrates small can be created in this way, the ground that does not vibrate uniformly on the XY plane can be reproduced. Therefore, reproducibility of ground vibration can be improved.

具体的には、図７に示される従来のせん断土槽１００では、互いに揺動可能となっていない（剛接合された）短辺部１１１及び長辺部１１２から成るせん断枠１１０が複数段積層されている。このせん断土槽１００では、せん断枠１１０が変形しないため、ＸＹ平面において均一に振動する地盤しか再現させることができない。 Specifically, in the conventional shear soil tank 100 shown in FIG. 7, the shear frame 110 composed of the short side portion 111 and the long side portion 112 that are not swingable (stiffly joined) is laminated in a plurality of stages. Has been. In the shear soil tank 100, since the shear frame 110 is not deformed, only the ground that vibrates uniformly in the XY plane can be reproduced.

これに対し、本実施形態に係るせん断土槽１では、図６に示されるように短辺部１１と長辺部１２とが互いに揺動自在となっており、せん断枠１０が長方形及び平行四辺形に変形するので、ＸＹ平面において均一に振動しない地盤を再現させることができる。具体的には、Ｘ方向への振動の振幅がＹ方向の変位に比例して大きくなる振動、すなわち、ＸＹ平面上の位置に応じて軟弱層Ｅ１の厚さが異なる地盤（図１（ｂ）参照）の振動を適切に再現させることができる。従って、せん断土槽１では、実際の地震時の挙動に近い地盤変形を再現させることができる。 In contrast, in the shear soil tank 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the short side portion 11 and the long side portion 12 are swingable with respect to each other, and the shear frame 10 is rectangular and parallel four sides. Since it is deformed into a shape, a ground that does not vibrate uniformly in the XY plane can be reproduced. Specifically, the vibration in which the amplitude of the vibration in the X direction increases in proportion to the displacement in the Y direction, that is, the ground in which the thickness of the soft layer E1 varies depending on the position on the XY plane (FIG. 1B). Can be reproduced appropriately. Therefore, in the shear soil tank 1, the ground deformation close to the behavior at the time of an actual earthquake can be reproduced.

また、せん断枠１０は、短辺部１１及び長辺部１２を互いに揺動可能に連結させるピン１９を備える。従って、短辺部１１と長辺部１２との両方にピン１９が挿入されることによって、短辺部１１と長辺部１２とが互いに揺動可能に連結される。従って、短辺部１１と長辺部１２とをピン接合で容易に連結できるので、簡易な構成で地盤の振動の再現性を高めることができる。 Further, the shear frame 10 includes a pin 19 that connects the short side portion 11 and the long side portion 12 so as to be swingable. Therefore, by inserting the pin 19 into both the short side portion 11 and the long side portion 12, the short side portion 11 and the long side portion 12 are connected to each other so as to be swingable. Therefore, since the short side part 11 and the long side part 12 can be easily connected by pin joining, the reproducibility of the vibration of the ground can be enhanced with a simple configuration.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るせん断土槽について図８（ａ）〜図８（ｃ）を参照しながら説明する。以下の説明では、前述した内容と重複する説明を省略する。図８（ａ）〜図８（ｃ）に示されるように、第２実施形態のせん断土槽のせん断枠２０は、短辺部２１の長手方向における端部２１ａの構成と、長辺部２２の長手方向における端部２２ａの構成とが第１実施形態と異なっている。また、せん断枠２０は、ピン１９に相当する部材を有しておらず、短辺部２１と長辺部２２とが直接接合されている。 (Second Embodiment)
Next, a shear soil tank according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 8 (a) to 8 (c). In the following description, the description overlapping the above-described content is omitted. As shown in FIG. 8A to FIG. 8C, the shear frame 20 of the shear soil tank of the second embodiment includes the configuration of the end portion 21 a in the longitudinal direction of the short side portion 21 and the long side portion 22. The configuration of the end 22a in the longitudinal direction is different from that of the first embodiment. Further, the shear frame 20 does not have a member corresponding to the pin 19, and the short side portion 21 and the long side portion 22 are directly joined.

短辺部２１の端部２１ａには、短辺部２１の側面２１ｂから球状に窪む凹部２１ｃが形成されている。長辺部２２の端部２２ａには、端面１２ｃから括れ部２２ｂを介して球状に突出する突出部２２ｃが形成されている。突出部２２ｃは凹部２１ｃに入り込んでおり、この状態で突出部２２ｃの外周面は凹部２１ｃの外周面に倣った状態とされている。従って、凹部２１ｃからの突出部２２ｃの抜けが阻止されると共に、凹部２１ｃに対して突出部２２ｃが回転自在となっている。これにより、短辺部２１と長辺部２２とが互いに揺動自在（回転自在）に連結される。 A concave portion 21 c that is spherically recessed from the side surface 21 b of the short side portion 21 is formed at the end portion 21 a of the short side portion 21. A protruding portion 22c that protrudes in a spherical shape from the end surface 12c via the constricted portion 22b is formed at the end portion 22a of the long side portion 22. The protrusion 22c enters the recess 21c. In this state, the outer peripheral surface of the protrusion 22c follows the outer peripheral surface of the recess 21c. Accordingly, the protrusion 22c is prevented from coming off from the recess 21c, and the protrusion 22c is rotatable with respect to the recess 21c. Thereby, the short side part 21 and the long side part 22 are connected so that rocking | fluctuation (rotation) is mutually possible.

第２実施形態に係るせん断土槽では、各せん断枠２０の複数の短辺部２１及び複数の長辺部２２が互いに揺動可能に連結されている。従って、せん断枠２０は、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。また、せん断枠２０では、短辺部２１と長辺部２２とが互いに直接回転自在に連結されており、ピン１９等の部材が不要となる。従って、部品点数を削減することができる。 In the shear soil tank according to the second embodiment, a plurality of short side portions 21 and a plurality of long side portions 22 of each shear frame 20 are connected to each other so as to be swingable. Therefore, the shear frame 20 has the same effect as the first embodiment. Moreover, in the shear frame 20, the short side part 21 and the long side part 22 are directly connected to each other so as to be freely rotatable, and members such as the pin 19 are not necessary. Therefore, the number of parts can be reduced.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用したものであってもよい。すなわち、本発明は、各請求項の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It deform | transformed in the range which does not change the summary described in each claim, or applied to others It may be a thing. That is, the present invention can be variously modified without changing the gist of each claim.

例えば、前述の実施形態では、図１（ｂ）に示されるように、Ｙ方向の一端において軟弱層Ｅ１が存在せず支持層Ｅ２が地表Ｓに露出している土砂Ｅについて説明した。しかしながら、せん断土槽１が対象とする土砂の構成は、上記の土砂Ｅに限定されない。例えば図９（ａ）に示される土砂Ｆのように、Ｙ方向の一端で一定の厚さを備えた軟弱層Ｆ１を有し、軟弱層Ｆ１の厚さがＹ方向の一端から他端に向かうに従って直線状に厚くなっていてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the earth and sand E in which the soft layer E1 does not exist at one end in the Y direction and the support layer E2 is exposed on the ground surface S as illustrated in FIG. However, the structure of the earth and sand targeted by the shear soil tank 1 is not limited to the earth and sand E described above. For example, as in the case of earth and sand F shown in FIG. 9A, a soft layer F1 having a certain thickness at one end in the Y direction is provided, and the thickness of the soft layer F1 is directed from one end to the other end in the Y direction. According to the above, it may be thickened linearly.

また、図９（ｂ）に示される土砂Ｇのように、Ｙ方向の一端から他端に向かう第１部分Ｗ１まで支持層Ｇ２が地表Ｓに露出しており、第１部分Ｗ１から第２部分Ｗ２に向かうに従って軟弱層Ｇ１が直線状に厚くなり、更に第２部分Ｗ２から他端に向かうに従って軟弱層Ｇ１の厚さが一定になっていてもよい。このように軟弱層Ｇ１を有しない領域を備えた土砂、又は、Ｙ方向の変位に応じて軟弱層Ｇ１の厚さが一定とされた土砂であってもよい。せん断土槽１では、振動モードを調整することによって、土砂Ｅ，Ｆ，Ｇにおける地盤の挙動を適切に再現させることができる。 Further, like the earth and sand G shown in FIG. 9B, the support layer G2 is exposed to the ground surface S from one end in the Y direction toward the first portion W1, and the second portion from the first portion W1. The soft layer G1 may be linearly thicker toward W2, and the thickness of the soft layer G1 may be constant from the second portion W2 toward the other end. Thus, the earth and sand provided with the area | region which does not have the soft layer G1, or the earth and sand by which the thickness of the soft layer G1 was made constant according to the displacement of a Y direction may be sufficient. In the shear soil tank 1, the behavior of the ground in the earth and sand E, F, and G can be appropriately reproduced by adjusting the vibration mode.

また、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように前述の実施形態では、短辺部１１に凹部１１ｂが設けられると共に、長辺部１２に凸部１２ｄが設けられる例について説明した。しかしながら、短辺部１１に凸部が設けられると共に、長辺部１２に凹部が設けられていてもよい。このように、短辺部及び長辺部の形状及び大きさは適宜変更可能である。 Further, as shown in FIGS. 5A to 5C, in the above-described embodiment, an example in which the concave portion 11b is provided in the short side portion 11 and the convex portion 12d is provided in the long side portion 12 will be described. did. However, the short side portion 11 may be provided with a convex portion, and the long side portion 12 may be provided with a concave portion. Thus, the shape and size of the short side part and the long side part can be appropriately changed.

また、前述の実施形態では、柱状部１９ａ、拡径部１９ｂ及び蓋部１９ｃを備えるピン１９について説明したが、ピンの構成についても適宜変更可能である。 In the above-described embodiment, the pin 19 including the columnar portion 19a, the enlarged diameter portion 19b, and the lid portion 19c has been described. However, the configuration of the pin can be changed as appropriate.

また、前述の実施形態では、平面視において矩形枠状に形成される複数のせん断枠１０を備えたせん断土槽１について説明した。しかしながら、本発明に係るせん断枠の形状は、例えば正方形状であってもよく、適宜変更可能である。例えば、図１０（ａ）に示されるように、変形例に係るせん断枠３０は、２本の短辺部３１と、２本の短辺部３１の一端を揺動自在に連結する長辺部３２と、２本の短辺部３１の他端を揺動自在に連結するコの字部３３とを備えていてもよい。コの字部３３は、各短辺部３１から各短辺部３１に沿って伸びる一対の脚部３３ａと、２つの脚部３３ａを接続する底部３３ｂとを有する。 Moreover, in the above-mentioned embodiment, the shear earthen tank 1 provided with the some shear frame 10 formed in rectangular frame shape in planar view was demonstrated. However, the shape of the shear frame according to the present invention may be a square shape, for example, and can be changed as appropriate. For example, as shown in FIG. 10A, the shear frame 30 according to the modification includes two short side portions 31 and a long side portion that slidably connects one end of the two short side portions 31. 32 and a U-shaped portion 33 that slidably connects the other ends of the two short side portions 31 may be provided. The U-shaped portion 33 has a pair of leg portions 33a extending from each short side portion 31 along each short side portion 31, and a bottom portion 33b connecting the two leg portions 33a.

また、図１０（ｂ）に示されるように、別の変形例に係るせん断枠４０は、伸縮自在とされた一対の短辺部４１と、２本の短辺部４１の一端を揺動自在に連結する第１長辺部４２と、２本の短辺部４１の他端を揺動自在に連結する第２長辺部４３とを備える。各短辺部４１は、第２長辺部４３に揺動自在に連結された第１辺部４１ａと、第１辺部４１ａに伸縮自在に連結されると共に第１長辺部４２に揺動自在に連結された第２辺部４１ｂとを有する。 Further, as shown in FIG. 10B, a shear frame 40 according to another modified example is capable of swinging a pair of short side portions 41 that are extendable and one ends of the two short side portions 41. The first long side portion 42 connected to the second short side portion 41 and the second long side portion 43 that rotatably connects the other ends of the two short side portions 41 are provided. Each short side portion 41 is connected to the second long side portion 43 so as to be swingable, and is connected to the first side portion 41 a so as to be extendable and swingable to the first long side portion 42. It has the 2nd side part 41b connected freely.

更に、本発明に係るせん断枠の形状は、例えば正方形状であってもよく、矩形枠状に限定されない。例えば、せん断枠の形状は、三角形状若しくは台形状等の他の多角形状、又は、環状等、一部若しくは全部に曲線を含む形状であってもよい。更に、模擬構造物及び土砂についても、前述の模擬構造物Ｍ及び土砂Ｅ，Ｆ，Ｇに限定されず、適宜変更可能である。 Furthermore, the shape of the shear frame according to the present invention may be, for example, a square shape and is not limited to a rectangular frame shape. For example, the shape of the shear frame may be another polygonal shape such as a triangular shape or a trapezoidal shape, or a shape including a curve in part or all, such as an annular shape. Further, the simulated structure and earth and sand are not limited to the above-described simulated structure M and earth and sand E, F, and G, and can be changed as appropriate.

１…せん断土槽、１０，２０，３０，４０…せん断枠、１０ａ…下面、１０ｂ…上面、１０ｃ…開口部、１１，２１，３１，４１…短辺部（辺部）、１１ａ…端部、１１ｂ…凹部、１１ｃ…孔部、１１ｄ…端面、１１ｅ，２１ｂ…側面、１２，２２，３２…長辺部（辺部）、１２ａ，２２ａ…端部、１２ｂ…側面、１２ｃ…端面、１２ｄ…凸部、１２ｅ…孔部、１２ｆ，１２ｇ…端面、１３…ベアリング、１９…ピン、１９ａ…柱状部、１９ｂ…拡径部、１９ｃ…蓋部、２１ｃ…凹部、２２ｂ…括れ部、２２ｃ…突出部、３３…コの字部、３３ａ…脚部、３３ｂ…底部、４１ａ…第１辺部、４１ｂ…第２辺部、４２…第１長辺部、４３…第２長辺部、Ｅ，Ｆ，Ｇ…土砂、Ｅ１，Ｆ１，Ｇ１…軟弱層、Ｅ２，Ｆ２，Ｇ２…支持層、Ｍ…模擬構造物、Ｐ…杭、Ｓ…地表、Ｗ１…第１部分、Ｗ２…第２部分。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Shear soil tank 10, 20, 30, 40 ... Shear frame, 10a ... Lower surface, 10b ... Upper surface, 10c ... Opening part, 11, 21, 31, 41 ... Short side part (side part), 11a ... End part , 11b ... concave portion, 11c ... hole, 11d ... end face, 11e, 21b ... side face, 12, 22, 32 ... long side part (side part), 12a, 22a ... end part, 12b ... side face, 12c ... end face, 12d ... convex part, 12e ... hole, 12f, 12g ... end face, 13 ... bearing, 19 ... pin, 19a ... columnar part, 19b ... enlarged diameter part, 19c ... lid part, 21c ... concave part, 22b ... constricted part, 22c ... Projection, 33 ... U-shape, 33a ... Leg, 33b ... Bottom, 41a ... First side, 41b ... Second side, 42 ... First long side, 43 ... Second long side, E , F, G ... earth and sand, E1, F1, G1 ... soft layer, E2, F2, G2 ... support layer, M ... simulated structure , P ... piles, S ... surface, W1 ... first portion, W2 ... second portion.

Claims

A plurality of shear frames having openings, wherein the plurality of shear frames are stacked in a vertical direction so that the openings communicate with each other and are movable with respect to each other; and the openings of the plurality of shear frames A shear soil tank in which earth and sand are accommodated,
Each shear frame has a plurality of sides extending in different directions,
The plurality of sides are connected to each other so as to be swingable.
Shearing tank.

Comprising a pin inserted into one side and the other side;
The pin connects the one side and the other side so as to be swingable with each other.
The shear soil tank according to claim 1.