JP2571419B2 - 弾性体を利用した孔内載荷試験装置 - Google Patents
弾性体を利用した孔内載荷試験装置Info
- Publication number
- JP2571419B2 JP2571419B2 JP63096901A JP9690188A JP2571419B2 JP 2571419 B2 JP2571419 B2 JP 2571419B2 JP 63096901 A JP63096901 A JP 63096901A JP 9690188 A JP9690188 A JP 9690188A JP 2571419 B2 JP2571419 B2 JP 2571419B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- elastic body
- loading
- hole
- rod
- test
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地盤の変形・強度特性を推定する孔内載荷
試験装置、特に弾性変形をする弾性材料を用いることを
特徴とする孔内載荷試験装置に関する。
試験装置、特に弾性変形をする弾性材料を用いることを
特徴とする孔内載荷試験装置に関する。
地盤の変形・強度定数を求める方法は、室内試験と原
位置試験に大別される。前者は、地盤中の土要素が実際
に経験する応力経路、環境条件を室内である程度設定で
きるという長所を有するが、試料の採取、運搬、保管に
際して少なからぬ攪乱が試料に与えられ、そのため要素
の原位置での初期条件を必ずしも再現できないという欠
点も有する。これに対して、原位置試験は、載荷時に応
力、境界条件などの実験条件を選択できない代わりに、
原位置での実験であるため、実験結果が直接地盤の力学
特性を指標するという長期を有する。
位置試験に大別される。前者は、地盤中の土要素が実際
に経験する応力経路、環境条件を室内である程度設定で
きるという長所を有するが、試料の採取、運搬、保管に
際して少なからぬ攪乱が試料に与えられ、そのため要素
の原位置での初期条件を必ずしも再現できないという欠
点も有する。これに対して、原位置試験は、載荷時に応
力、境界条件などの実験条件を選択できない代わりに、
原位置での実験であるため、実験結果が直接地盤の力学
特性を指標するという長期を有する。
本発明は、この原位置試験のうちボーリング孔を利用
した孔内水平載荷試験方法に属するものである。孔内載
荷型の原位置試験の他にも、標準貫入試験、コーン貫入
試験などの試験があるが、これらは長年の経験に裏打ち
されて実際有効に利用されているが、力学的に明確な裏
付けがないため、応用性にかけるという恨みがある。
した孔内水平載荷試験方法に属するものである。孔内載
荷型の原位置試験の他にも、標準貫入試験、コーン貫入
試験などの試験があるが、これらは長年の経験に裏打ち
されて実際有効に利用されているが、力学的に明確な裏
付けがないため、応用性にかけるという恨みがある。
比較的明確な土質力学的意義を有するものに、ベーン
貫入試験がある。これは粘性土地盤に対して主として適
用されるもので、通常４枚羽根よりなるベーンを地盤中
に貫入させ、回転、せん断を実施するものである。せん
断面の過程あるいはせん断面上で非排水せん断強度が発
揮されるという仮定にさほどの無理がないためによく用
いられる。ただし、ベーンを貫入しうるような軟弱な粘
性土地盤に適用地盤が限られる。
貫入試験がある。これは粘性土地盤に対して主として適
用されるもので、通常４枚羽根よりなるベーンを地盤中
に貫入させ、回転、せん断を実施するものである。せん
断面の過程あるいはせん断面上で非排水せん断強度が発
揮されるという仮定にさほどの無理がないためによく用
いられる。ただし、ベーンを貫入しうるような軟弱な粘
性土地盤に適用地盤が限られる。
ボーリング孔を利用した孔内載荷試験は、等方載荷を
行ういわゆるプレッシャーメータ試験と、局部的な載荷
を行う試験機とに大別される（第１図（ａ），（ｂ）参
照）。前者の試験装置は、ボーリング孔内にセットした
ゴムチューブに水圧で加圧し、その圧力とチューブ体積
の関係を測定して、地盤の変形・強度特性を測定するも
のである。近年セルフボーリングタイプのプレッシャー
メータ試験機が、イギリス、フランスにおいて開発さ
れ、また土質力学の進展にともない、試験結果の力学的
解釈法も整備され、ますます多用されるようになってき
た。主に粘性土、砂質土地盤に対して用いられるが、ゴ
ムチューブを保護するための鞘管を取り付けることによ
り、比較的柔らかい岩盤に対しても適用可能である。こ
れに対して後者の局部載荷の孔内試験機は、高圧での孔
壁に対する載荷が可能であるために、多くの実験データ
を元にした経験的関係から、主に岩盤に対して適用され
ている。しかし、その載荷機構の力学的解釈が明確でな
いため、信頼性が高いとはいえない。
行ういわゆるプレッシャーメータ試験と、局部的な載荷
を行う試験機とに大別される（第１図（ａ），（ｂ）参
照）。前者の試験装置は、ボーリング孔内にセットした
ゴムチューブに水圧で加圧し、その圧力とチューブ体積
の関係を測定して、地盤の変形・強度特性を測定するも
のである。近年セルフボーリングタイプのプレッシャー
メータ試験機が、イギリス、フランスにおいて開発さ
れ、また土質力学の進展にともない、試験結果の力学的
解釈法も整備され、ますます多用されるようになってき
た。主に粘性土、砂質土地盤に対して用いられるが、ゴ
ムチューブを保護するための鞘管を取り付けることによ
り、比較的柔らかい岩盤に対しても適用可能である。こ
れに対して後者の局部載荷の孔内試験機は、高圧での孔
壁に対する載荷が可能であるために、多くの実験データ
を元にした経験的関係から、主に岩盤に対して適用され
ている。しかし、その載荷機構の力学的解釈が明確でな
いため、信頼性が高いとはいえない。
従って、本発明の目的は、上記諸原位置試験機の持つ
長所、短所を考慮して、取扱が簡便で、結果の力学的解
釈に妥当性があり、また応用性に富む原位置試験方法を
提供するにある。
長所、短所を考慮して、取扱が簡便で、結果の力学的解
釈に妥当性があり、また応用性に富む原位置試験方法を
提供するにある。
上記目的を達成するため、本発明による孔内載荷試験
装置の主たる原理は、ボーリングにより穿孔した孔に、
弾性材料よりなる筒状体を挿入し、この弾性筒状体をそ
の孔口及び孔奥から上記孔の長さ方向に圧縮し、孔の半
径方向に膨張させて孔を押し拡げ、そのときの孔の長さ
方向の圧縮力及び変位を知ることにより、結果の解釈の
基礎となる孔の周壁に対する半径方向応力−円周方向歪
関係を知ることにある。
装置の主たる原理は、ボーリングにより穿孔した孔に、
弾性材料よりなる筒状体を挿入し、この弾性筒状体をそ
の孔口及び孔奥から上記孔の長さ方向に圧縮し、孔の半
径方向に膨張させて孔を押し拡げ、そのときの孔の長さ
方向の圧縮力及び変位を知ることにより、結果の解釈の
基礎となる孔の周壁に対する半径方向応力−円周方向歪
関係を知ることにある。
即ち本発明の弾性体を利用した孔内載荷試験装置は、
下端にボトムプレートを有し上端にトッププレートを有
するセンターロッドを備え、該センターロッドの上端部
に上下方向に拡張するジャッキを挿通し、該ジャッキの
押圧力を下方に伝達する載荷用ロッドを該センターロッ
ドに挿通し、該載荷用ロッドと該ボトムプレートとの間
に該載荷用ロッドにより押圧されて径方向に膨張する筒
状弾性体を挿通し、さらに該ジャッキと該載荷用ロッド
との間に該筒状弾性体に加わる上下方向の載荷圧力を測
定するロードセルを設け、かつ該トッププレートと該載
荷用ロッドとの間に該筒状弾性体の上下方向の変位量を
測定する変位計を設けたことを特徴とするものであり、
この際上記筒状弾性体として弾性材料の一部又は全部に
電導ゴムを利用することにより、該筒状弾性体の変位量
を該電導ゴム自身の抵抗変化で測定することとしたのは
有効である。
下端にボトムプレートを有し上端にトッププレートを有
するセンターロッドを備え、該センターロッドの上端部
に上下方向に拡張するジャッキを挿通し、該ジャッキの
押圧力を下方に伝達する載荷用ロッドを該センターロッ
ドに挿通し、該載荷用ロッドと該ボトムプレートとの間
に該載荷用ロッドにより押圧されて径方向に膨張する筒
状弾性体を挿通し、さらに該ジャッキと該載荷用ロッド
との間に該筒状弾性体に加わる上下方向の載荷圧力を測
定するロードセルを設け、かつ該トッププレートと該載
荷用ロッドとの間に該筒状弾性体の上下方向の変位量を
測定する変位計を設けたことを特徴とするものであり、
この際上記筒状弾性体として弾性材料の一部又は全部に
電導ゴムを利用することにより、該筒状弾性体の変位量
を該電導ゴム自身の抵抗変化で測定することとしたのは
有効である。
以下、添付図面を参照して本発明を詳細に説明する。
本発明の原理を示す第２図において、地盤あるいは岩盤
１にボーリング孔２を穿孔し、その中に弾性材料よりな
る弾性体３を挿入する。例えば、弾性体３を第３図に示
すように円筒状に作成し、その中心軸線に沿ってセンタ
ーホール3Aを設ける。孔２の孔奥にはボトムプレート４
を配置し、プレート４と剛結されたセンターロッド4Aを
弾性体３のセンターホール3Aを通して孔２の外まで延ば
す。
本発明の原理を示す第２図において、地盤あるいは岩盤
１にボーリング孔２を穿孔し、その中に弾性材料よりな
る弾性体３を挿入する。例えば、弾性体３を第３図に示
すように円筒状に作成し、その中心軸線に沿ってセンタ
ーホール3Aを設ける。孔２の孔奥にはボトムプレート４
を配置し、プレート４と剛結されたセンターロッド4Aを
弾性体３のセンターホール3Aを通して孔２の外まで延ば
す。
適当なセンターホールジャッキ５により、ロードセル
６、載荷用ロッド７を介し、センターロッド4Aに剛結さ
れたトッププレート4Bを反力台として軸方向圧縮力を作
用させると、弾性体３は孔２の軸方向に圧縮され、結局
孔２の半径方向に膨張することになる。このときの孔内
の弾性体３の軸方向の載荷圧力をロードセル６にて測定
し、またトッププレート4Bに剛結されたリニアトランジ
ューサ８により軸方向変位量を測定し、アンプ９を介し
てデータレコーダ10に収録させる。これらのデータは弾
性理論をもとにマイクロコンピュータ11を利用すること
によって、容易に弾性筒の半径方向応力−円周方向歪関
係に変換することが出来る。得られた半径方向応力−円
周方向歪関係に対して、種々提案されている解釈法を適
用することにより、本発明の目的である地盤あるいは岩
盤の変形・強度特性を推定することができる。
６、載荷用ロッド７を介し、センターロッド4Aに剛結さ
れたトッププレート4Bを反力台として軸方向圧縮力を作
用させると、弾性体３は孔２の軸方向に圧縮され、結局
孔２の半径方向に膨張することになる。このときの孔内
の弾性体３の軸方向の載荷圧力をロードセル６にて測定
し、またトッププレート4Bに剛結されたリニアトランジ
ューサ８により軸方向変位量を測定し、アンプ９を介し
てデータレコーダ10に収録させる。これらのデータは弾
性理論をもとにマイクロコンピュータ11を利用すること
によって、容易に弾性筒の半径方向応力−円周方向歪関
係に変換することが出来る。得られた半径方向応力−円
周方向歪関係に対して、種々提案されている解釈法を適
用することにより、本発明の目的である地盤あるいは岩
盤の変形・強度特性を推定することができる。
弾性ゴムは、第４図に示すような応力−歪関係を示
す。挙動は可逆的であって、典型的な非線形弾性材料で
ある。本発明は図中比較的線形性のよい初期及び中期弾
性部分を使用することが望ましい。
す。挙動は可逆的であって、典型的な非線形弾性材料で
ある。本発明は図中比較的線形性のよい初期及び中期弾
性部分を使用することが望ましい。
実際の実験の実施に際してはボーリング孔壁と弾性ゴ
ム体の間にかなりの摩擦が発生することが予想される。
その軽減のために以下方策を考慮することが出来る。
（１）弾性ゴム体側面にテフロンシート（もちろん膨張
を妨げないよう軸方向に切れ目をいれるなど工夫を施し
て）を巻く。（２）導電ゴムを利用する。導電ゴムは最
近開発された新材料であって、圧縮量がゴム自身の抵抗
の変化から予測しうるというものである。第５図（ｂ）
に示すように、三分割されたゴムの中央部分で導電ゴム
を利用することによって側面摩擦の影響をかなり軽減で
きる。第５図（ａ）のテフロンシートを併用することに
より一層効果が上がる。
ム体の間にかなりの摩擦が発生することが予想される。
その軽減のために以下方策を考慮することが出来る。
（１）弾性ゴム体側面にテフロンシート（もちろん膨張
を妨げないよう軸方向に切れ目をいれるなど工夫を施し
て）を巻く。（２）導電ゴムを利用する。導電ゴムは最
近開発された新材料であって、圧縮量がゴム自身の抵抗
の変化から予測しうるというものである。第５図（ｂ）
に示すように、三分割されたゴムの中央部分で導電ゴム
を利用することによって側面摩擦の影響をかなり軽減で
きる。第５図（ａ）のテフロンシートを併用することに
より一層効果が上がる。
以上のような工夫を凝らして、第２図のような実験装
置で載荷を行えば、まず第６図（ａ）のような軸方向応
力σａ−軸方向歪εａ関係が得られる。このσａ−εａ
関係に弾性理論を適用すれば、第６図（ｂ）に示す半径
方向応力σｒ−εθ曲線の初期接線勾配がせん断弾性係
数を与えるし、例えば結果を第６図（ｃ）のようにσｒ
−lnεθ関係で整理すれば最終直線部分の勾配から非排
水せん断強度が得られるのである。
置で載荷を行えば、まず第６図（ａ）のような軸方向応
力σａ−軸方向歪εａ関係が得られる。このσａ−εａ
関係に弾性理論を適用すれば、第６図（ｂ）に示す半径
方向応力σｒ−εθ曲線の初期接線勾配がせん断弾性係
数を与えるし、例えば結果を第６図（ｃ）のようにσｒ
−lnεθ関係で整理すれば最終直線部分の勾配から非排
水せん断強度が得られるのである。
本発明によって得られる効果を列挙すれば次の通りで
ある。
ある。
（１）孔内載荷機構が従来のプレッシャーメータ試験に
比べると単純であり、そのため操作が簡単で作業性がよ
い。
比べると単純であり、そのため操作が簡単で作業性がよ
い。
（２）ゴムよりなる弾性体は損傷を受けにくく、また損
傷を受けた場合でも取り替えが容易である。ちなみに、
従来のプレッシャーメータが３〜４回の使用でメンブレ
ンを変える必要があったのに対し、本発明よりなる試験
機はその10倍程度の耐久性を有すると推定できる。
傷を受けた場合でも取り替えが容易である。ちなみに、
従来のプレッシャーメータが３〜４回の使用でメンブレ
ンを変える必要があったのに対し、本発明よりなる試験
機はその10倍程度の耐久性を有すると推定できる。
（３）従来のプレッシャーメータ試験では圧力載荷用の
水の圧縮性が大きいため、動的載荷試験は実質的に不可
能であったが、本発明装置では動的載荷が容易である。
第２図に即していえば、加圧装置を動的載荷の可能なセ
ンターホールジャッキに変えるだけでよい。
水の圧縮性が大きいため、動的載荷試験は実質的に不可
能であったが、本発明装置では動的載荷が容易である。
第２図に即していえば、加圧装置を動的載荷の可能なセ
ンターホールジャッキに変えるだけでよい。
（４）計測データに対する面倒な補正がほとんど必要で
なく、データの信頼性が高い。
なく、データの信頼性が高い。
（５）高能率で経済的に実施できる。
（６）弾性ゴムの材質を変えることにより、軟らかい地
盤から高い岩盤にまで適用することが可能である。
盤から高い岩盤にまで適用することが可能である。
第１図は本発明の孔内載荷試験装置の載荷機構を概略的
に示したもので、第１図（ａ）は等方載荷型、第１図
（ｂ）は局部載荷型に対応する。第２図は弾性ゴムを利
用した本発明の孔内載荷試験装置の概略図である。第３
図は以上の弾性体の斜視図である。第４図は弾性ゴムの
応力−歪関係を示す図表であり、第５図は本試験装置の
載荷時の側面摩擦除去法について概略を示したものであ
る。第５図（ａ）はテフロンシートを用いたもの、第５
図（ｂ）は三分割された導電ゴムを用いたものである。
第６図は本発明装置によるデータ処理の流れを概略的に
示したものである。第６図（ａ）は生データとして得ら
れる軸方向歪−軸方向応力関係であり、第６図（ｂ）は
第６図（ａ）の関係に弾性論を適用して得られる半径方
向応力−円周方向歪関係である。また第６図（ｃ）は非
排水せん断強度を求める手法を示したものである。 １……地（岩）盤 ２……ボーリング孔 ３……弾性体 3A……センターホール ４……ボトムプレート 4A……センターロッド 4B……トッププレート ５……センターホールジャッキ ６……ロードセル ７……載荷用ロッド ８……リニアトランスヂューサ ９……アンプ 10……データレコーダ 11……マイクロコンピュータ
に示したもので、第１図（ａ）は等方載荷型、第１図
（ｂ）は局部載荷型に対応する。第２図は弾性ゴムを利
用した本発明の孔内載荷試験装置の概略図である。第３
図は以上の弾性体の斜視図である。第４図は弾性ゴムの
応力−歪関係を示す図表であり、第５図は本試験装置の
載荷時の側面摩擦除去法について概略を示したものであ
る。第５図（ａ）はテフロンシートを用いたもの、第５
図（ｂ）は三分割された導電ゴムを用いたものである。
第６図は本発明装置によるデータ処理の流れを概略的に
示したものである。第６図（ａ）は生データとして得ら
れる軸方向歪−軸方向応力関係であり、第６図（ｂ）は
第６図（ａ）の関係に弾性論を適用して得られる半径方
向応力−円周方向歪関係である。また第６図（ｃ）は非
排水せん断強度を求める手法を示したものである。 １……地（岩）盤 ２……ボーリング孔 ３……弾性体 3A……センターホール ４……ボトムプレート 4A……センターロッド 4B……トッププレート ５……センターホールジャッキ ６……ロードセル ７……載荷用ロッド ８……リニアトランスヂューサ ９……アンプ 10……データレコーダ 11……マイクロコンピュータ
Claims (2)
- 【請求項１】下端にボトムプレートを有し上端にトップ
プレートを有するセンターロッドを備え、該センターロ
ッドの上端部に上下方向に拡張するジャッキを挿通し、
該ジャッキの押圧力を下方に伝達する載荷用ロッドを該
センターロッドに挿通し、該載荷用ロッドと該ボトムプ
レートとの間に該載荷用ロッドにより押圧されて径方向
に膨張する筒状弾性体を挿通し、さらに該ジャッキと該
載荷用ロッドとの間に該筒状弾性体に加わる上下方向の
載荷圧力を測定するロードセルを設け、かつ該トッププ
レートと該載荷用ロッドとの間に該筒状弾性体の上下方
向の変位量を測定する変位計を設けたことを特徴とする
弾性体を利用した孔内載荷試験装置。 - 【請求項２】筒状弾性体の弾性材料の一部又は全部に電
導ゴムを利用することにより、該筒状弾性体の変位量を
該電導ゴム自身の抵抗変化で測定する請求項１記載の弾
性体を利用した孔内載荷試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63096901A JP2571419B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 弾性体を利用した孔内載荷試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63096901A JP2571419B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 弾性体を利用した孔内載荷試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01268913A JPH01268913A (ja) | 1989-10-26 |
| JP2571419B2 true JP2571419B2 (ja) | 1997-01-16 |
Family
ID=14177274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63096901A Expired - Lifetime JP2571419B2 (ja) | 1988-04-21 | 1988-04-21 | 弾性体を利用した孔内載荷試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2571419B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04357294A (ja) * | 1991-04-10 | 1992-12-10 | Pub Works Res Inst Ministry Of Constr | 切羽前方地盤特性測定装置及び切羽前方地盤特性測定方法 |
| JP4707863B2 (ja) * | 2001-04-17 | 2011-06-22 | 西松建設株式会社 | 地盤の自立性試験器及び地盤の自立性試験方法 |
| EP1707683A1 (en) * | 2003-12-26 | 2006-10-04 | Masuda Giken Co., Ltd. | Testing method and apparatus ground liquefaction and dynamic characteristics in original position utilizing boring hole |
-
1988
- 1988-04-21 JP JP63096901A patent/JP2571419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01268913A (ja) | 1989-10-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kuwano et al. | On the applicability of cross-anisotropic elasticity to granular materials at very small strains | |
| CA1232155A (en) | Method and apparatus for testing soil | |
| US6431006B1 (en) | Soil testing assemblies | |
| GB2049956A (en) | Penetrometer | |
| JPH08285747A (ja) | 軟質岩盤用の孔内せん断試験方法及び装置 | |
| US4389896A (en) | Borehole gauge for in-situ measurement of stress and other physical properties | |
| Altaee et al. | Load transfer for piles in sand and the critical depth | |
| US5042595A (en) | Method and device for in-situ determination of rheological properties of earth materials | |
| JP2008275319A (ja) | 携帯型縦弾性係数測定装置、縦弾性係数測定方法、及び破断強度測定方法 | |
| JP2571419B2 (ja) | 弾性体を利用した孔内載荷試験装置 | |
| Nie et al. | Effects of pile residual loads on skin friction and toe resistance | |
| Lee et al. | Finite layer analysis of laterally loaded piles in cross‐anisotropic soils | |
| GB1430239A (en) | In-situ testing of materials | |
| JP2003129458A (ja) | ボーリング孔を利用した原位置での地盤の液状化および動的特性試験方法および試験装置 | |
| Chang et al. | Dynamic pile behaviors affected by liquefaction from EQWEAP analysis | |
| Akbar et al. | A flat dilatometer to operate in glacial tills | |
| Ladanyi | Some unconventional field testing methods for earth materials | |
| RU2310039C2 (ru) | Способ испытания грунта стержневым штампом и устройство для его осуществления | |
| Song et al. | Pore pressure response of saturated soils around a penetrating object | |
| Fellenius et al. | Static response of a group of 13 piles tested simultaneously | |
| Rehman et al. | Characterization of a Cohesive Soil Bed using a Cone Pressuremeter | |
| CA2009349C (en) | Method and device for in-situ determination of rheological properties of earth materials | |
| Kaggwa et al. | Development of automated dilatometer and comparison with cone penetration tests at the University of Adelaide, Australia | |
| Motan et al. | In-situ shear modulus of sands by a flat-plate penetrometer: a laboratory study | |
| Voyiadjis et al. | Finite strain, anisotropic modified cam clay model with plastic spin. II: Application to piezocone test |