JP3335897B2 - 化学的又は物理的安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測定方法 - Google Patents
化学的又は物理的安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測定方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化学的又は物理的
安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測
定方法に関し、特に、寒冷地において前記化学的又は物
理的安定処理土が凍結融解の繰り返しにより軟弱化し
て、凍上する問題を検討するために、凍結融解作用によ
る軟弱化及び凍上量を測定する測定方法に関する。
安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測
定方法に関し、特に、寒冷地において前記化学的又は物
理的安定処理土が凍結融解の繰り返しにより軟弱化し
て、凍上する問題を検討するために、凍結融解作用によ
る軟弱化及び凍上量を測定する測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】寒冷地では、シルトを多く含む（３０％
以上）粘性土、特に火山灰質粘性土の場合、冬期におけ
る地盤の凍上と春期における融解期に地盤が軟弱化する
ことが問題となっている。一般に、この凍上現象は冬期
間に氷点下の気温が長期間継続することによって生じ
る。しかし、東北地方では夜間は氷点下の気温となり、
日中は氷点以上の気温になるため、地盤が凍結融解作用
の繰り返しを受けるので、冬期間でも地盤が軟弱化する
場合が多く、道路等に被害を与えている。
以上）粘性土、特に火山灰質粘性土の場合、冬期におけ
る地盤の凍上と春期における融解期に地盤が軟弱化する
ことが問題となっている。一般に、この凍上現象は冬期
間に氷点下の気温が長期間継続することによって生じ
る。しかし、東北地方では夜間は氷点下の気温となり、
日中は氷点以上の気温になるため、地盤が凍結融解作用
の繰り返しを受けるので、冬期間でも地盤が軟弱化する
場合が多く、道路等に被害を与えている。
【０００３】以上のような道路等の被害を防止する処置
として、締固めによる粒子間の結合力の増大や、石灰又
はセメント等による化学的又は物理的安定処理により、
路床、路盤を強化している。しかし、これらの化学的又
は物理的安定処理土は当初は高強度であっても、冬期間
に凍結融解作用が繰り返されると徐々に地盤が軟弱化し
て、凍上が発生することが知られており、前記化学的又
は物理的安定化処理土の凍結融解作用に対する耐久性の
検討をする必要がある。
として、締固めによる粒子間の結合力の増大や、石灰又
はセメント等による化学的又は物理的安定処理により、
路床、路盤を強化している。しかし、これらの化学的又
は物理的安定処理土は当初は高強度であっても、冬期間
に凍結融解作用が繰り返されると徐々に地盤が軟弱化し
て、凍上が発生することが知られており、前記化学的又
は物理的安定化処理土の凍結融解作用に対する耐久性の
検討をする必要がある。
【０００４】従来、締固めによる効果を調べる突固め試
験や、一軸圧縮試験などの強度試験など、土質測定方法
は数多くある。しかし、安定処理土に対する締固め、凍
結融解作用の繰り返し後の強度の測定といった一連した
測定を行う場合、土の容器の入れ換えにより供試体を乱
してしまうという問題があった。
験や、一軸圧縮試験などの強度試験など、土質測定方法
は数多くある。しかし、安定処理土に対する締固め、凍
結融解作用の繰り返し後の強度の測定といった一連した
測定を行う場合、土の容器の入れ換えにより供試体を乱
してしまうという問題があった。
【０００５】また、従来の安定処理土の強度特性の測定
に用いられる一軸圧縮試験では、凍上量の測定を行うこ
とができないことに加え、供試体内部の強度変化を深さ
ごとに測定することができない。
に用いられる一軸圧縮試験では、凍上量の測定を行うこ
とができないことに加え、供試体内部の強度変化を深さ
ごとに測定することができない。
【０００６】さらに、強度を評価するコーン指数は、従
来は低強度を対象としているため、高強度である安定処
理土に対して用いることができない。
来は低強度を対象としているため、高強度である安定処
理土に対して用いることができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述した従来
の技術の問題点を解決するためになされたもので、化学
的又は物理的安定処理土の凍結融解作用後の劣化を検討
するために、前記化学的又は物理的安定処理土の凍結融
解による軟弱化及び凍上量の測定を可能とした測定方法
を提供することを目的とする。
の技術の問題点を解決するためになされたもので、化学
的又は物理的安定処理土の凍結融解作用後の劣化を検討
するために、前記化学的又は物理的安定処理土の凍結融
解による軟弱化及び凍上量の測定を可能とした測定方法
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、容器に化学的又は物理的安定処理土を締
固め作用を与えながら投入し、被蓋し、好ましくは密閉
した後、凍結溶融作用を交互に繰り返して、軟弱化及び
凍上量の測定を行うことを特徴とする。
め、本発明は、容器に化学的又は物理的安定処理土を締
固め作用を与えながら投入し、被蓋し、好ましくは密閉
した後、凍結溶融作用を交互に繰り返して、軟弱化及び
凍上量の測定を行うことを特徴とする。
【０００９】なお、前記容器及び蓋は、円筒状又は角柱
状であり、内径が１０cm、容器の高さが２０cm、蓋の高
さが１０cmのものを標準とする。
状であり、内径が１０cm、容器の高さが２０cm、蓋の高
さが１０cmのものを標準とする。
【００１０】また、前記容器及び蓋は、不透明な容器で
も良いが、アクリル製樹脂等の透明な材質を用いると、
内部の状況を観察でき好ましい。
も良いが、アクリル製樹脂等の透明な材質を用いると、
内部の状況を観察でき好ましい。
【００１１】なお、前記化学的又は物理的安定処理土と
は、地盤の軟弱化や凍上を防止するために、化学的には
砂質土或いは粘性土に、セメント、生石灰又はスラグな
どの化学的安定処理材の１種又は２種以上を混合し、化
学反応により硬化した土をいう。
は、地盤の軟弱化や凍上を防止するために、化学的には
砂質土或いは粘性土に、セメント、生石灰又はスラグな
どの化学的安定処理材の１種又は２種以上を混合し、化
学反応により硬化した土をいう。
【００１２】また、物理的には粘性土に砂、れき材など
を混入して強度を高める。
を混入して強度を高める。
【００１３】より詳しく説明するために、以下に各工程
ごとに説明する。
ごとに説明する。
【００１４】〔供試体の作成〕まず、容器１に安定処理
土を土質試験方法の土の突固め試験方法（JIS A 1210）
と同様な方法で、ランマーにて突固めながら容器表面ま
で入れ、容器表面を水平に仕上げる。容器の寸法及び突
固めエネルギーは目的に応じて決めるが、容器は内径１
０cm、高さ２０cmを標準とする。
土を土質試験方法の土の突固め試験方法（JIS A 1210）
と同様な方法で、ランマーにて突固めながら容器表面ま
で入れ、容器表面を水平に仕上げる。容器の寸法及び突
固めエネルギーは目的に応じて決めるが、容器は内径１
０cm、高さ２０cmを標準とする。
【００１５】〔凍結融解試験方法〕作成した供試体に高
さ１０cm程度の蓋をして、供試体内部の水分が外部に漏
れないように十分に密閉する。凍結融解の温度及び時間
は、目的に応じて決めるが、冷凍機において−１５℃で
２４時間冷凍した後、融解機において＋１５℃で２４時
間融解した場合を１サイクルとし、１５サイクルまで行
うことを標準とする。
さ１０cm程度の蓋をして、供試体内部の水分が外部に漏
れないように十分に密閉する。凍結融解の温度及び時間
は、目的に応じて決めるが、冷凍機において−１５℃で
２４時間冷凍した後、融解機において＋１５℃で２４時
間融解した場合を１サイクルとし、１５サイクルまで行
うことを標準とする。
【００１６】なお、凍結融解を交互に行える試験機を用
いると効率がよい。
いると効率がよい。
【００１７】〔試料土の軟弱化の測定〕凍結融解サイク
ルの進行に伴い、供試体の内部強度が徐々に低下し軟弱
化するが、この軟弱化を強度の変化で判定する。強度の
変化は、図２に示すようにコーン指数ｑc で測定する
が、コーン指数を用いることで深さごとに強度を測定で
きる。使用するコーンは、先端角３０°、断面積３．２
４cm2 のものを標準とする。
ルの進行に伴い、供試体の内部強度が徐々に低下し軟弱
化するが、この軟弱化を強度の変化で判定する。強度の
変化は、図２に示すようにコーン指数ｑc で測定する
が、コーン指数を用いることで深さごとに強度を測定で
きる。使用するコーンは、先端角３０°、断面積３．２
４cm2 のものを標準とする。
【００１８】なお、本発明では、従来のコーン指数を低
強度から高強度まで測定する方法に改良した装置を用い
る。
強度から高強度まで測定する方法に改良した装置を用い
る。
【００１９】また、軟弱化は、乾燥密度の変化によって
も間接的に測定できる。
も間接的に測定できる。
【００２０】〔凍上量の測定〕凍結融解サイクルの進行
に伴い、供試体が図３に示すように上方に盛り上がる。
この盛り上がり部分を凍上量として測定するが、このと
き、融解後の凍上量は、霜柱が無くなるので凍結時の凍
上量より小さくなることに留意する。
に伴い、供試体が図３に示すように上方に盛り上がる。
この盛り上がり部分を凍上量として測定するが、このと
き、融解後の凍上量は、霜柱が無くなるので凍結時の凍
上量より小さくなることに留意する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、実施例に従って本発明をよ
り詳細に説明する。
り詳細に説明する。
【００２２】
【実施例】〔実施例１〕自然含水率８０％の火山灰質粘
性土に生石灰を乾燥重量比で５％で混合した安定処理土
を締固めた後、９０日間平均温度２０℃で養生し、凍結
融解試験を行った。凍結融解試験は凍結−２０℃で２４
時間、融解を＋１５℃で２４時間とし、４８時間で１サ
イクルとして１５サイクルまで行った。その強度変化
を、先端角３０°、断面積３．２cm2 のコーンを用い
て、コーン指数より求め、深さ５cmごとに測定し、凍結
融解を行わない（凍結融解サイクル０）ものと比較した
結果を図４に示す。
性土に生石灰を乾燥重量比で５％で混合した安定処理土
を締固めた後、９０日間平均温度２０℃で養生し、凍結
融解試験を行った。凍結融解試験は凍結−２０℃で２４
時間、融解を＋１５℃で２４時間とし、４８時間で１サ
イクルとして１５サイクルまで行った。その強度変化
を、先端角３０°、断面積３．２cm2 のコーンを用い
て、コーン指数より求め、深さ５cmごとに測定し、凍結
融解を行わない（凍結融解サイクル０）ものと比較した
結果を図４に示す。
【００２３】凍結融解の有無にかかわらず、強度は深く
なるにしたがい増加しているが、深さ５cmと１０cmで凍
結融解を１５サイクル行ったものと行わないものとを比
較すると、凍結融解後は強度が減少し、軟弱化している
ことがわかる。また、深さ約１３cmで両者が交錯し、等
しい強度になっていると考えられるため、軟弱化の深さ
が１３cm程度であることがわかる。
なるにしたがい増加しているが、深さ５cmと１０cmで凍
結融解を１５サイクル行ったものと行わないものとを比
較すると、凍結融解後は強度が減少し、軟弱化している
ことがわかる。また、深さ約１３cmで両者が交錯し、等
しい強度になっていると考えられるため、軟弱化の深さ
が１３cm程度であることがわかる。
【００２４】以上の結果より、物理的又は化学的安定処
理を施した土は、一時的には強度が増加するが凍結融解
作用の繰り返しにより強度は低下し、本発明により、そ
の軟弱化を定量的に評価することが可能である。
理を施した土は、一時的には強度が増加するが凍結融解
作用の繰り返しにより強度は低下し、本発明により、そ
の軟弱化を定量的に評価することが可能である。
【００２５】〔実施例２〕上記供試体に対し、供試体の
高さを１２．５cm、１５cm、２０cmと変化させて、凍結
融解後の凍上量の測定を行った。凍結融解試験は、実施
例１と同じとして１５サイクルまで行い、５サイクルご
とに測定した。結果を図５に示す。
高さを１２．５cm、１５cm、２０cmと変化させて、凍結
融解後の凍上量の測定を行った。凍結融解試験は、実施
例１と同じとして１５サイクルまで行い、５サイクルご
とに測定した。結果を図５に示す。
【００２６】高さ１２．５cmの供試体では、５サイクル
以後は凍上量の増加は少なく、供試体の高さが不足して
いる。また、高さ２０cmの供試体では、１５サイクルま
でほぼ直線的に凍上量が増加していることから適切な高
さであるが、高さ１５cmの供試体では、５サイクル以後
も凍上量の増加が見られるが、高さ２０cmの供試体の凍
上量よりも少なく、これも、供試体の高さが不足してい
ることがわかる。
以後は凍上量の増加は少なく、供試体の高さが不足して
いる。また、高さ２０cmの供試体では、１５サイクルま
でほぼ直線的に凍上量が増加していることから適切な高
さであるが、高さ１５cmの供試体では、５サイクル以後
も凍上量の増加が見られるが、高さ２０cmの供試体の凍
上量よりも少なく、これも、供試体の高さが不足してい
ることがわかる。
【００２７】〔実施例３〕次に、前記自然含水比８０％
の火山灰質粘性土に対して、生石灰を乾燥重量比で１０
％、２０％、３０％、４０％で混合し締固めた後、９０
日間平均温度２０℃で養生したものと、前記火山灰質粘
性土に生石灰を１０％で混合した後、反応終了３時間後
にセメントを乾燥重量比で１０％、２０％、３０％、４
０％の割合で混合して締固めて９０日間養生したもの
を、凍結融解試験を行い凍上量を測定した。凍結融解試
験は、実施例２と同じ条件である。結果を表１に示す。
の火山灰質粘性土に対して、生石灰を乾燥重量比で１０
％、２０％、３０％、４０％で混合し締固めた後、９０
日間平均温度２０℃で養生したものと、前記火山灰質粘
性土に生石灰を１０％で混合した後、反応終了３時間後
にセメントを乾燥重量比で１０％、２０％、３０％、４
０％の割合で混合して締固めて９０日間養生したもの
を、凍結融解試験を行い凍上量を測定した。凍結融解試
験は、実施例２と同じ条件である。結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】ここで、非水浸供試体は空気中で９０日間
養生したものであり、実際に利用する場合において、シ
ートを用いる等外部からの水分の侵入を防ぐ工法を想定
したものである。水浸供試体は空気中で３０日間養生し
た後、６０日間水中で養生したもので、降雨、地下水の
侵入を想定したものである。
養生したものであり、実際に利用する場合において、シ
ートを用いる等外部からの水分の侵入を防ぐ工法を想定
したものである。水浸供試体は空気中で３０日間養生し
た後、６０日間水中で養生したもので、降雨、地下水の
侵入を想定したものである。
【００３０】表１によると、非水浸の場合は生石灰安定
処理土は混合比３０％以上で凍上防止は可能であり、ま
た、生石灰セメント安定処理土では混合比２０％以上で
凍上防止が可能であることがわかる。
処理土は混合比３０％以上で凍上防止は可能であり、ま
た、生石灰セメント安定処理土では混合比２０％以上で
凍上防止が可能であることがわかる。
【００３１】しかしながら、水浸した場合は生石灰安定
処理土では凍上量は少なくなるが、水浸により供試体に
吸収された水分により凍上が発生しており凍上を完全に
防止できないことを示している。
処理土では凍上量は少なくなるが、水浸により供試体に
吸収された水分により凍上が発生しており凍上を完全に
防止できないことを示している。
【００３２】生石灰セメント安定処理土の水浸した場合
は混合比３０％以上で凍上は発生しておらず、凍上を防
止していることがわかる。
は混合比３０％以上で凍上は発生しておらず、凍上を防
止していることがわかる。
【００３３】以上の結果より、本発明により安定処理土
に対する凍結融解による凍上量を測定でき、その耐久性
を評価することが可能である。
に対する凍結融解による凍上量を測定でき、その耐久性
を評価することが可能である。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
物理的又は化学的安定処理土が凍結融解作用の繰り返し
によって強度が低下する問題において、その軟弱性など
の耐久性を検討する上で、安定処理土の軟弱化及び凍上
量を簡易な装置により効率的に測定することが可能にな
る。
物理的又は化学的安定処理土が凍結融解作用の繰り返し
によって強度が低下する問題において、その軟弱性など
の耐久性を検討する上で、安定処理土の軟弱化及び凍上
量を簡易な装置により効率的に測定することが可能にな
る。
【図１】本発明に用いる測定容器の側面図及び平面図で
ある。
ある。
【図２】本発明による軟弱化の測定方法を表した図面で
ある。
ある。
【図３】本発明による凍上量の測定方法を表した図面で
ある。
ある。
【図４】本発明による実施例１の測定結果である。
【図５】本発明による実施例２の測定結果である。
１ 容器 ２ 安定処理土 ３ コーン ４ 凍上量
Claims (4)
- 【請求項１】 容器に化学的又は物理的安定処理土を締
固め作用を与えながら投入し、被蓋した後、凍結溶融作
用を繰り返して、軟弱化及び凍上量の測定を行うことを
特徴とする化学的又は物理的安定処理土のための凍結融
解による軟弱化及び凍上量測定方法。 - 【請求項２】 前記容器及び前記蓋が、円筒状又は角柱
状の容器及び蓋である請求項１記載の化学的又は物理的
安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測
定方法。 - 【請求項３】 前記容器及び前記蓋の内径が１０cmであ
り、容器の高さが２０cm、蓋の高さが１０cmである請求
項１又は２記載の化学的又は物理的安定処理土のための
凍結融解による軟弱化及び凍上量測定方法。 - 【請求項４】 前記容器及び前記蓋が、アクリル製樹脂
等の透明な材質から成る請求項１又は２又は３記載の化
学的又は物理的安定処理土のための凍結融解による軟弱
化及び凍上量測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00183198A JP3335897B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | 化学的又は物理的安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00183198A JP3335897B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | 化学的又は物理的安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11194122A JPH11194122A (ja) | 1999-07-21 |
| JP3335897B2 true JP3335897B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=11512517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00183198A Expired - Fee Related JP3335897B2 (ja) | 1998-01-07 | 1998-01-07 | 化学的又は物理的安定処理土のための凍結融解による軟弱化及び凍上量測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3335897B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102590468A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-18 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 深部土冻融过程试验系统 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305231B6 (cs) * | 2012-02-07 | 2015-06-24 | Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i. | Zařízení pro stanovení stability půdní struktury |
| CN107727685B (zh) * | 2017-11-20 | 2023-07-04 | 沈阳建筑大学 | 一种自平衡土体冻胀量测试装置及测试方法 |
| CN108614095B (zh) * | 2018-05-15 | 2021-03-30 | 河海大学 | 一种非饱和多孔沥青混合料抗冻融性能的测试方法及冻胀应变的测试装置 |
| CN110779948A (zh) * | 2019-12-03 | 2020-02-11 | 榆林学院 | 分层控温土壤冻融循环试验装置 |
| CN112098456A (zh) * | 2020-10-12 | 2020-12-18 | 南京林业大学 | 一种碳化改良盐渍土的盐胀性测量装置及操作方法 |
| CN112748146B (zh) * | 2020-12-24 | 2023-09-19 | 黄河勘测规划设计研究院有限公司 | 一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置 |
| CN113063810B (zh) * | 2021-03-22 | 2022-09-09 | 西安科技大学 | 获得砂岩冻融作用下宏细观损伤演化规律的方法 |
-
1998
- 1998-01-07 JP JP00183198A patent/JP3335897B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102590468A (zh) * | 2011-11-29 | 2012-07-18 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 深部土冻融过程试验系统 |
| CN102590468B (zh) * | 2011-11-29 | 2014-10-01 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 | 深部土冻融过程试验系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11194122A (ja) | 1999-07-21 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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