JP3503927B2 - 三軸セル、三軸試験装置および三軸試験方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物の設計・施
工のために行う地盤調査において用いられる三軸試験セ
ル、三軸試験装置および三軸試験方法に関する。更に詳
述すると、本発明は、土や岩などの地盤材料あるいはコ
ンクリートや瀝青材料などの変形特性や強度特性などを
測定するのに用いられる三軸試験セル、三軸試験装置お
よびこれらを使用した三軸試験方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】三軸試験は、試験対象となる供試体に鉛
直および水平の三軸方向の圧力をかけ、自然状態に近い
条件下で載荷試験を行うことを目的としたものである。
このため三軸セル１０１には、供試体１０２へ水平方向
の側圧をかけるための手段として、図６に示すように、
供試体１０２の側面を覆うゴムスリーブ１０３を備えた
ものがある。この場合、ゴムスリーブ１０３の周囲に満
たされたセル水を加圧することにより、ゴムスリーブ１
０３を介して供試体１０２へ一様な側圧をかけるように
している。

【０００３】ここで、図６中の符号１０７は装置１０１
の内部にセル水を導入するための給水経路であり、符号
１０６は導水と同時に装置１０１から排気するための排
気口である。また、三軸方向に加圧したときの供試体１
０２の軸方向への変位は、供試体１０２の側方に設けら
れた軸変位計測用検出体１０８，１０８と変位計測器１
０９，１０９とで検出される。

【０００４】このように、ゴムスリーブ１０３を利用し
て供試体１０２に側圧をかける三軸試験セル１０１で
は、このゴムスリーブ１０３の上下部が、供試体１０２
の上下端面に接するキャップ１０４とセル底盤１０５
（あるいはこの底盤１０５を構成するペデスタル）とに
それぞれ取り付けられているものが一般的である。この
場合、ゴムスリーブ１０３が供試体１０２の周面をすべ
て隙間なく覆うから、供試体１０２の周面に一様な側圧
を加えながら三軸試験を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにゴムスリーブ１０３の上下部をキャップ１０４と
セル底盤１０５に装着することとした三軸セル１０１で
は、供試体１０２を入れ換える度にゴムスリーブ１０３
を着脱しなければならないため手間と時間がかかってし
まう問題がある。

【０００６】また、上述したように、軸変位計測用検出
体１０８，１０８と変位計測器１０９，１０９とで供試
体１０２の軸方向変位を検出しているときは、ゴムスリ
ーブ１０３を着脱する度にこれらも着脱しなければなら
ないので更に手間と時間を要してしまう。

【０００７】更には、ゴムスリーブ１０３、軸変位計測
用検出体１０８，１０８及び変位計測器１０９，１０９
を三軸セル１０１から着脱するのに伴い、このセル１０
１の内部に、これらを格納するためのスペースあるいは
支柱のためのスペースが必要となる。このため三軸セル
１０１自体が自ずと大型化してしまう問題もある。

【０００８】そこで本発明は、供試体を試験装置に設置
するのに要する手間と時間を少なくでき、しかも装置自
体の小型化を図ることのできる三軸セルおよび三軸試験
装置と、これらを用いた三軸試験方法を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、供試体が載置されるペデス
タルと、該ペデスタルと共に供試体を挟んで軸荷重を載
荷するキャップと、供試体の周面を覆うように被せられ
るゴムスリーブと、ペデスタル、キャップ及びゴムスリ
ーブを包囲しかつ供試体に側圧を付加するためのセル水
を保持する筒状セルと、該筒状セル内のセル水に圧力を
加えゴムスリーブを介して供試体に径方向の圧力を与え
る圧力付与手段とを備える三軸セルにおいて、キャップ
あるいはペデスタルの少なくとも一方を包囲しキャップ
あるいはペデスタルの少なくとも一方の軸方向移動と共
に同方向へ摺動可能に筒状セルに取り付けられる環状部
材を備え、該環状部材にゴムスリーブの少なくとも一端
を取り付けてゴムスリーブを筒状セル内のペデスタルと
キャップとの間に装着し、供試体の軸方向への伸縮に伴
って環状部材が摺動してゴムスリーブが軸方向へ変位す
るのを可能としたものである。

【００１０】この場合、ゴムスリーブの少なくとも一端
が環状部材に、他端がキャップまたはペデスタル（更に
別の環状部材が設けられていれば、当該別の環状部材）
のいずれかにそれぞれ取り付けられており、これによ
り、筒状セルの内部に、内周がゴムスリーブ、外周が筒
状セル、上側および下側が環状部材、筒状セル、ペデス
タルによって覆われたドーナツ状の筒状セル内空間が形
成される。この筒状セル内空間は水密に形成されてお
り、この筒状セル内に給水して圧力を高くすることによ
りゴムスリーブを径方向内側へ突出させるように膨らま
せたり、逆に低くして外周側へ凹ませたりすることがで
きる。そして後者のようにゴムスリーブを凹ませるとそ
の内側に供試体が通過可能な空間ができることから、供
試体にこのゴムスリーブを覆うようにして被せることが
できる。更にこの状態でゴムスリーブを膨らませると、
このゴムスリーブを介して供試体に側圧をかけることが
できる。

【００１１】また、一度ゴムスリーブを環状部材、ペデ
スタル、キャップのいずれかに装着すれば、あとはゴム
スリーブを膨らませたり凹ませたりするだけで良く、供
試体を設置する度にこのゴムスリーブを着脱しなくて良
い。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の三
軸セルにおいて、ゴムスリーブと供試体の側方に該供試
体の軸変位量を測定する軸変位計測手段を設け、該軸変
位計測手段を、供試体の軸方向への変形に伴って位置を
変えるようにゴムスリーブの周面に設けられた軸変位計
測用検出体と、この軸変位計測用検出体の変位を測定す
るように筒状セルの内側に設けられた変位計測器とで構
成したものである。

【００１３】したがって、軸荷重あるいは側圧をかけら
れたときの供試体の軸方向への変位をこの軸変位計測手
段を用いて計測し、供試体の変形特性や強度特性を求め
ることができる。また、ゴムスリーブは、供試体を設置
する度に着脱しなくて済むように設けられているから、
本発明における軸変位計測用検出体および変位計測器も
一度設置すればそのままの状態で継続して使用可能であ
る。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の三軸セルを備えて三軸試験装置を構成するように
したものである。この場合の三軸試験装置は、三軸試験
に必要な載荷枠や背圧槽などに加えて上述の三軸セルを
備えていることから、ゴムスリーブや軸変位計測手段を
着脱することなく供試体を設置することができる。

【００１５】また請求項４記載の発明の三軸試験方法
は、請求項１または２記載の三軸セルを用いて三軸試験
を行うものである。三軸セルは、一度装着したゴムスリ
ーブは取り外さないままで供試体を設置して三軸試験を
行うことを可能としているから、この方法によれば試験
の度にゴムスリーブや軸変位計測手段を着脱する手間と
時間を要しない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１と図２に、本発明の三軸セルおよびこ
の三軸セルを用いて行う三軸試験方法の一実施形態を示
す。三軸セル１は、原位置の地盤から切り出された供試
体Ｘの圧縮試験を行う装置の一部であり、供試体Ｘの試
験結果から当該地盤の力学的特性などの諸特性を検出す
るものである。本実施形態の三軸セル１は、ペデスタル
２と、キャップ３と、ゴムスリーブ４と、円筒形状の筒
状セル（以下「円筒セル」と呼ぶ）５と、圧力付与手段
１０と、筒状セル内空間（以下「円筒セル内空間」と呼
ぶ）２８を備え、供試体Ｘを三軸方向から圧縮し得るよ
うに形成されている。なお、本実施形態で試験の対象と
なる供試体Ｘとしては、調査対象である地盤から円柱状
に切り出されたものが使用されている。

【００１８】ペデスタル２とキャップ３は、供試体Ｘを
上下から挟んで軸荷重Ｗを載荷し、拘束圧下で供試体Ｘ
の両端面の距離を変化させるものである。このため、ペ
デスタル２とキャップ３はその相対距離を変化させ得る
ように設けられているが、どちらを固定するか、あるい
は両方とも可動とするかについては特に限られることが
ない。また、例えば載荷枠の上下いずれにジャッキを設
置するかによってこれらペデスタル２とキャップ３の動
きは異なってきてしまう。すなわち、ジャッキが上にあ
る場合にはペデスタル２は不動でキャップ３が移動し、
逆にジャッキが下にある場合にはペデスタル２が可動で
キャップ３が不動である。なお、特に図示していない
が、載荷枠とジャッキは本実施形態の三軸セル１と共に
三軸試験装置を構成しているものである。この場合、こ
の外部の載荷枠などによって軸荷重Ｗの反力を受けるよ
うにしている。

【００１９】ここで、ペデスタル２は供試体Ｘが載置さ
れる台となるものであり、本実施形態では供試体Ｘと同
じ円柱形状に形成されている。このペデスタル２の底部
周面にはセル底盤を形成するフランジ１１が一体形成さ
れている。そして、ペデスタル２と円筒セル５とは、円
筒セル５の端部にフランジ１１を嵌合させることによっ
て着脱可能に組み立てられている。そして、側圧を付加
するため円筒セル内空間２８を高圧とする際に、ペデス
タル２と円筒セル５とが分離しないよう、円筒セル５を
貫通してフランジ１１の側に突出するキーなどの分離防
止部材１２で固定されている。このため、側圧による揚
力に対抗し、円筒セル５が浮上するのを防止できる。な
お、ペデスタル２と円筒セル５のフランジ１１との間に
はＯリング１３が設けられてシールされている。

【００２０】またペデスタル２は、その内部に多孔板１
４と給排水経路１５とを備えている。多孔板１４は、供
試体Ｘと接触するペデスタル２の上面側に、給排水経路
１５を通じて給排水するように設けられているものであ
り、この圧力水を利用して供試体Ｘに間隙水圧に相当す
る圧力をかけている。なお、給排水経路１５にはバルブ
１６、背圧槽（図示省略）などが設けられている。

【００２１】このペデスタル２は、更に供試体Ｘに軸荷
重Ｗを載荷したときの荷重を計測できるロードセル１８
を内蔵している。したがって、このロードセル１８で計
測された軸荷重Ｗを用いて供試体Ｘにかかる応力を測定
することができる。なお、ペデスタル２ではなくキャッ
プ３にロードセル１８を内蔵させ、このロードセル１８
によって軸荷重Ｗを計測することも勿論可能である。

【００２２】キャップ３は、ペデスタル２と共に供試体
Ｘを挟んで軸荷重Ｗを載荷するようにこの供試体Ｘの上
方に設定されるものであり、ペデスタル２と同様、円柱
形状に形成されている。周面にフランジ１９が形成され
たキャップ３は、ボルトなどの締結部材２０によって、
キャップ３と円筒セル５の間に設けられる環状部材６に
締結されている。

【００２３】このキャップ３の内部には、ペデスタル２
と同様、多孔板２１と給排水経路２２とが設けられてお
り、更にこの給排水経路２２にはバルブ２３、ビューレ
ット（図示省略）などが設けられている。

【００２４】キャップ３と円筒セル５との間に設けられ
る環状部材６は、キャップ３あるいはペデスタル２の少
なくとも一方を包囲すると共に、これらキャップ３ある
いはペデスタル２の一方が軸方向に移動するのと共に同
方向に摺動するように円筒セル５に取り付けられるもの
である。本実施形態での環状部材６は、図１に示すよう
に円筒形状に形成されてキャップ３側に設けられてい
る。この環状部材６は、上側縁部２５およびこの縁部２
５に設けられる締結部材２０を介してキャップ３と一体
的に締結されていて、更にこのキャップ３との隙間はＯ
リング２６によって水密に保たれている。本実施形態で
はキャップ３が軸方向に移動可能とされており、このと
き、この環状部材６はキャップ３と一体となって上下動
するようになっている。環状部材６の外周面のＯリング
２７は、このように上下動する環状部材６と円筒セル５
との間の接触を水密に保持し得るように設けられてい
る。また、環状部材６の上側縁部２５における外周面
は、円筒セル５を上側に摺動させて取り外せるように、
キャップ３のフランジ１９の外周面に対して段差のない
面一となるように形成されている。したがって、例えば
ゴムスリーブ４が破損した場合などにおいて、円筒セル
５を三軸セル１から取り外してゴムスリーブ４の交換作
業を容易にすることができる。

【００２５】円筒セル５は三軸セル１の外壁を形成する
ように設けられているものであり、三軸セル１の上部で
環状部材６と、下部でペデスタル２とそれぞれ水密に接
触し、三軸セル１内における加圧を可能としている。こ
のように加圧可能な空間として、本実施形態の三軸セル
１の内部には、これら円筒セル５、キャップ３などによ
って外部空間と仕切られた円筒セル内空間２８が形成さ
れている。

【００２６】この円筒セル５の下部には外部からセル水
（円筒セル内空間２８から供試体Ｘに側圧をかけるため
の液体）を円筒セル内空間２８へ給排水するための給排
水口２９と、この給排水口２９までセル水を導入する給
排水経路３０が設けられている。この給排水経路３０の
途中にはバルブ３１が、そしてその先にはセル水を貯蔵
・供給する水槽など（図示省略）がそれぞれ設けられて
いる。一方、円筒セル５の上部には円筒セル内空間２８
から排気するための排気口３３および排気経路３４が設
けられ、更にこの排気経路３４の途中にはバルブ３５が
設けられている。このようにしてセル水を給排水する給
排水手段と円筒セル内空間２８を排気する排気手段と
が、ゴムスリーブ４を介して供試体Ｘに径方向内側への
圧力を与える圧力付与手段１０を形成している。

【００２７】そして、適度な弾性と厚さを有するゴムス
リーブ４が、供試体Ｘの周面を覆うように円筒セル内空
間２８に設けられている。このゴムスリーブ４は、上
部、下部がそれぞれ環状部材６、ペデスタル２に締結さ
れているため、円筒セル内空間２８を内側と外側とに区
切るように装着されていることとなる。本実施形態では
ゴムスリーブ４を締結するための締結手段として図示す
るような締結バンド３７，３８を用いているが、水密を
保つ程度に密着されていれば締結手段は特にこの締結バ
ンドのようなものに限定されることはない。

【００２８】このゴムスリーブ４は、合成ゴム材料が使
用されていることから便宜的にゴムスリーブと呼んでい
るものであるが、耐圧性・弾力性を有するものであれば
特にこれには限られない。合成ゴムの他にも、ビニル樹
脂やポリエチレンなどの高弾性高分子材料と呼ばれるエ
ラストマ材を採用することができるし、あるいはシリコ
ン樹脂やシリコンゴムも使用可能である。

【００２９】本実施形態の三軸セル１では、このように
供試体Ｘを覆うようにしてゴムスリーブ４を円筒セル５
内に設けているため、載置された供試体Ｘに対し、この
ゴムスリーブ４を介して外側から一様な側圧をかけるこ
とが可能となっている。すなわち、ゴムスリーブ４によ
って区切られた外側は内側から独立して圧力調整が可能
であるから、ゴムスリーブ４の外側（つまり円筒セル内
空間２８）の圧力を内側よりも高くすればこの圧力差に
より生じる側圧（有効拘束圧）が供試体Ｘの側面にかか
ることとなる。一方、これとは逆にゴムスリーブ４の外
側の圧力を大気圧と同じか、これよりも低くすれば、ゴ
ムスリーブ４は供試体Ｘへの側圧をかけない状態とな
る。

【００３０】また、このようにゴムスリーブ４は、固定
的なペデスタル２にその下部が締結される一方で、上部
は軸方向に摺動可能な環状部材６に締結されており、環
状部材６が軸方向へ移動してもこの動きに追従して常に
供試体Ｘを覆うことができるように設けられているもの
である。

【００３１】このゴムスリーブ４と円筒セル５の間（供
試体Ｘの側方）には、供試体Ｘの軸方向への変位を計測
するため、軸変位計測用検出体８，８と変位計測器９，
９とで構成される変位計測手段７が設けられている。軸
変位計測用検出体８，８はゴムスリーブ４の外周面に固
定して設けられているものであり、ゴムスリーブ４が軸
方向へ変位するのに伴って移動するようになっている。
一方、変位計測器９，９はこの軸変位計測用検出体８，
８の変位を読み取るよう設けられるものであり、円筒セ
ル５の内側であって軸変位計測用検出体８，８に対応し
た位置（例えば底盤に固定されるロッド１７など）に、
底盤との相対位置を変化させない状態で取り付けられて
いる。これら軸変位計測用検出体８，８、変位計測器
９，９は図示するように２つずつ設けられ、ゴムスリー
ブ４が軸方向へ伸縮したときの変位量の差を用いて供試
体Ｘの平均的な軸ひずみを算出する。

【００３２】以上のように構成された三軸セル１を用い
て三軸試験を行うときの概要について以下に説明する。

【００３３】供試体Ｘを装置１内に設置するに際して
は、図２に示すようにキャップ３を取り外した状態で、
上から供試体Ｘをその上面を吸引し懸垂させてペデスタ
ル２まで降下させる。このとき、円筒セル内空間２８を
負圧にしてゴムスリーブ４を拡幅しておく。すなわち、
このようにして供試体Ｘを設置するとき、ゴムスリーブ
４の内径を供試体Ｘの径よりも大きくするため、圧力付
与手段１０を用いて円筒セル内空間２８に負圧を作用さ
せておく。負圧がかかると、ゴムスリーブ４の内側は外
部と通じていて通常の圧力となっているからゴムスリー
ブ４は吸引されるようにして径方向外側に膨らんだ状態
となり、供試体Ｘが通過可能な程度に拡がることとな
る。また本実施形態では、円筒セル内空間２８内を大気
圧と等しくしていても、図２に示すように供試体Ｘを通
過させ得る程度の空間を確保することができる。

【００３４】なお、この供試体Ｘをストッキングのよう
なネットに入れてペデスタル２上で上げ下げすること
は、供試体Ｘの出し入れを容易にするから好ましい態様
の一つである。

【００３５】ここまで述べたように、本発明のゴムスリ
ーブ４は常にペデスタル２と環状部材６の両方に水密に
締結された状態にあるから、円筒セル内空間２８の圧力
を変化させるだけで供試体Ｘに密着させ、あるいはこの
供試体Ｘから離れさせることができ、供試体Ｘを設置す
るたびにゴムスリーブ４を着脱する場合のような手間が
かからない。

【００３６】供試体Ｘをペデスタル２上に載置したら、
図２に示すようにキャップ３を供試体Ｘの上面に載せ
る。この場合、キャップ３は環状部材６の中を通過する
ように上から差し入れられ、供試体Ｘの上面に当接した
あたりで図１に示すように締結部材２０でこの環状部材
６と一体化される。これにより、供試体Ｘはその上下を
キャップ３とペデスタル２、周囲をゴムスリーブ４によ
って気密（水密）に覆われることとなる。

【００３７】ここまで設置し終えたら、通常と同様の三
軸圧縮試験を行う。すなわち、図１に示すように、供試
体Ｘに対して側圧を作用させながら軸荷重Ｗを載荷し、
荷重の大きさと軸方向の変位量とを計測してこれらの関
係を求める。試験中における側圧は、円筒セル内空間２
８に給水されたセル水を加圧することによってゴムスリ
ーブ４を介して供試体Ｘの周面にかけられている。な
お、本実施形態におけるセル水は当初から円筒セル内空
間２８に満たされているわけではなく、供試体Ｘを設置
した後、排気口３３から気体を排気しながら給水される
こととなっている。

【００３８】また、供試体Ｘに載荷される軸荷重Ｗの大
きさはロードセル１８によって計測可能である。このと
きの供試体Ｘの軸方向の伸縮長さは、供試体Ｘの高さの
範囲内であらかじめゴムスリーブ４の異なる高さに固定
された２つの軸変位計測用検出体８，８の位置を検出す
ることによって求められる。

【００３９】このように三軸セル１を用いて試験を行う
本発明の三軸試験方法では、軸変位の計測を行うシステ
ム、すなわちゴムスリーブ４や軸変位計測用検出体８な
どを試験毎に取り付ける手間が省かれるため、設置など
に要する手間と時間が大きく減少される。また本発明に
よれば、変位計測手段７を組み込んだ一体型円筒セル５
の設計が可能になることから、コンパクトな三軸セル１
が形成可能となるし、更に、この三軸セル１を採用し、
供試体Ｘの端面のベッディング・エラーを含まない正確
な計測が可能である。

【００４０】次に、本発明の別の実施形態を図３と図４
に示す一例に基づいて説明する。上述した実施形態では
ゴムスリーブ４の下部がペデスタル２に締結されていた
のに対し、本実施形態の三軸セル１では、ペデスタル２
の周りを円筒セル５と一体成形された固定的な環状部分
で包囲し、その環状部分にゴムスリーブ４を締結するこ
ととしている。

【００４１】本実施形態の円筒セル５は、その下部に、
円筒セル内空間２８の下側の環状部分を形成するように
底盤５ａを備えて形成されたものである。底盤５ａの中
心には、ペデスタル２が隙間をもってはめ込まれる孔５
ｄが設けられている。更にこの孔５ｄの内周面には溝５
ｂが形成されており、ペデスタル２と円筒セル５に接触
して漏れのないようにシールするＯリング１３がこの溝
５ｂに設けられている。このように、セル底盤が円筒セ
ル５の一部によって形成されているため、図示するよう
に円筒セル内空間２８への給排水口２９はこの底盤５ａ
の内側に設けられ、また、給排水経路３０はこの底盤５
ａを通過するように設けられている。

【００４２】更にこの円筒セル５には、ペデスタル２の
外周面に沿って上方に突出する環状のボス部５ｃが形成
されている。本実施形態では、ゴムスリーブ４の下部を
このボス部５ｃの周囲に被せるようにし、その上から締
結バンド３８で締結することとしている。したがって円
筒セル内空間２８は、円筒セル５、環状部材６およびゴ
ムスリーブ４によって水密に形成されることとなる。

【００４３】一方、ペデスタル２の周面には、やや小さ
めのフランジ１１が形成されている。このフランジ１１
は底板５ａの裏側面に当接し、ペデスタル２と円筒セル
５とを相対的に位置決めする。ペデスタル２と円筒セル
５とは、例えばボルトなどの締結部材３９により位置決
め状態のまま締結され、固着される。

【００４４】更に本実施形態の円筒セル５は、図示して
いないが、他の部材を外さなくてもこの円筒セル５を取
り外せるように、円周方向に適宜分割可能に形成されて
いるものである。例えば、特に分割のための構成は示し
ていないが、図３に示す一点鎖線においてこの円筒セル
５を上下に分割可能とし、更に分割された上部分を３等
分などに縦割りにして径方向へ取り外せるようにする。
こうすることにより、円筒セル５のみを三軸セル１から
分離させることができるため、ゴムスリーブ４が破損し
た場合にあってもこのゴムスリーブ４を取り替える作業
を行うことができる。

【００４５】また、この三軸セル１では、底盤５ａが円
筒セル５の一部で形成されていて、三軸試験中において
も円筒セル５と底盤５ａとは一体的であり相対位置が変
わることがない。したがって本実施形態における変位計
測器９，９は、円筒セル５の内周面に直接取り付けられ
ている。この場合、ロッドなどを介さずとも、変位計測
器９，９は底盤５ａを基準として軸変位計測用検出体
８，８の位置を正確に計測することができる。

【００４６】また、この三軸セル１においては、ゴムス
リーブ４はペデスタル２にではなく円筒セル５に締結さ
れていることから、このゴムスリーブ４を外すことな
く、ペデスタル２のみを下方に取り外すことが可能であ
る。したがって本実施形態では、上述した実施形態と同
様にして供試体Ｘを上部から出し入れできることに加
え、図４に示すように、ペデスタル２を下方に取り出す
（あるいは固定的なペデスタル２に対してこのペデスタ
ル２以外の部分を相対的に上に移動させる）ことにより
供試体Ｘを出し入れすることも可能である。

【００４７】このように、本実施形態においてゴムスリ
ーブ４は常に円筒セル５と環状部材６の両方に水密に締
結された状態にあるから、円筒セル内空間２８の圧力を
変化させるだけで供試体Ｘに密着させ、あるいはこの供
試体Ｘから離れさせることができ、供試体Ｘを設置する
たびにゴムスリーブ４を着脱する場合のような手間がか
からない。

【００４８】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば上述した各実施形態では、環状部材６をキ
ャップ３の周囲に設けた三軸セル１（第１の実施形態の
場合を図５（Ａ）に改めて概略図で示す）を説明した
が、これに特に限定されず、環状部材６をペデスタル２
あるいはキャップ３とペデスタル２の双方に備えるよう
にしても良いし、これら環状部材６の一方を円筒セル５
に固定化したり、キャップ３とペデスタル２の双方が可
動する場合には、双方を移動可能に円筒セル５に取り付
けるようにしても良い。図５（Ｂ）に示すように、環状
部材６を摺動可能なペデスタル２の周囲に設け、この環
状部材６と固定されたキャップ３との間にゴムスリーブ
４を装着するようにしても良い。この場合、環状部材６
は軸方向へ摺動可能に取り付けられていて、ゴムスリー
ブ４の下側が環状部材６に締結されている。このため、
これまでの実施形態の場合と同様、供試体Ｘの伸縮にゴ
ムスリーブ４を追従させ得ることは勿論、このゴムスリ
ーブ４を取り外すことなく供試体Ｘを三軸セル１に出し
入れする（この場合、供試体Ｘは三軸セル１の下側から
出し入れされる）ことができる。

【００４９】また、三軸セル１に設けられる環状部材６
はこれら実施形態のように１つに限られることもない。
つまり、図５（Ｃ）に示すように、三軸セル１の上部と
下部とにそれぞれ環状部材６，６を設けることも可能で
ある。このような三軸セル１においては、例えば軸変位
計測用検出体８，８が本来の位置からずれていても、上
下の環状部材６，６をそれぞれ軸方向に動かせば調整が
より容易となる。また、どちらか一方の環状部材６を円
筒セル５に対して固定できるようにした場合、下側の環
状部材６を図５（Ｄ）のように固定すれば図５（Ａ）に
示す三軸セル１と同じ構成となるし、その逆に上側を図
５（Ｅ）のように固定すれば図５（Ｂ）に示すものと同
じ構成となる。

【００５０】また、上述した実施形態では円筒セル内空
間２８をセル水で満たすこととしたが、このセル水とし
ては普通の水を採用する他、粘性を有する流動体などを
用いることもできるし、あるいは液体に限らず気体を採
用することも可能である。

【００５１】更に、これまで説明した実施形態では三軸
セル１についてその構成を説明し、この三軸セル１を用
いた三軸試験方法の概要について説明したが、三軸試験
を行う装置としてはこの三軸セル１の他にも載荷枠や背
圧槽などが一般的に必要であり、これらによって三軸試
験装置が構成されることがある。本発明の三軸セル１
は、このような三軸試験装置の構成部材として組み込ま
れた場合にもここまで説明したのと同様の効果を奏する
ことができることはいうまでもない。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載の発明の三軸セルによれば、円筒セル内のセル水
の圧力を加減することによりゴムスリーブを径方向内側
へ突出させたり逆に外周側へ凹ませたりすることが可能
であるため、供試体を設置する度にゴムスリーブを着脱
する手間と時間を少なくできる。

【００５３】しかも三軸試験においてはこのゴムスリー
ブを介して供試体への側圧を加えることができるから、
供試体の端面のベッディング・エラーを含まない従来通
りの正確な計測を短時間で行うことができる。これに加
え、変位計測手段を組み込んだ一体型円筒セルの設計が
可能になることから、三軸セルの小型化も可能である。

【００５４】また、請求項２記載の発明によれば、軸荷
重が載荷されたときの供試体の軸方向への変位を軸変位
計測手段を用いて計測し、供試体の変形特性や強度特性
を求めることができる。しかもこの軸変位計測手段を、
一度設置すれば試験の度に着脱しなくても済むように軸
変位計測用検出体と変位計測器とで構成することとして
いるから、三軸試験に要する手間と時間を少なくでき
る。

【００５５】更に請求項３記載の発明の三軸試験装置に
よれば、上述の三軸セルを備えて構成されていることか
ら、ゴムスリーブや軸変位計測手段を着脱することなく
供試体を設置することができるし、短時間で正確な計測
をすることができる。

【００５６】そして請求項４記載の発明の三軸試験方法
によれば、一度装着したゴムスリーブや軸変位計測手段
は取り外さないままで三軸試験を行うことができるか
ら、試験毎に供試体を設置するときの手間と時間を少な
くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の三軸セルの構成を示す縦断面図であ
る。

【図２】三軸セルに供試体を設置し、その上にキャップ
を載置する様子を示すための概略図である。

【図３】三軸セルの別の実施形態を示す縦断面図であ
る。

【図４】図３に示す別の実施形態において三軸セルに供
試体を設置する様子の一例を示す概略図である。

【図５】本発明の三軸セルの構成を示す概略図であり、
（Ａ）、（Ｂ）は環状部材が１つ、（Ｃ）〜（Ｅ）は２
つずつ設けられたものである。

【図６】従来の三軸セルの構成を簡単に示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 三軸セル ２ ペデスタル ３ キャップ ４ ゴムスリーブ ５ 円筒セル（筒状セル） ６ 環状部材 ７ 変位計測手段 ８ 軸変位計測用検出体 ９ 変位計測器 １０ 圧力付与手段 Ｗ 軸荷重 Ｘ 供試体

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−36131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−71432（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−73186（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−30488（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−15144（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−49451（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭46−5591（ＪＰ，Ｙ１) 谷和夫，第27回岩盤力学に関するシン ポジウム講演論文集，日本，1996年12月 13日，ｐ．226−230 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 3/00 - 3/62 E02D 1/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供試体が載置されるペデスタルと、該ペ
   デスタルと共に前記供試体を挟んで軸荷重を載荷するキ
   ャップと、前記供試体の周面を覆うように被せられるゴ
   ムスリーブと、前記ペデスタル、キャップ及びゴムスリ
   ーブを包囲しかつ前記供試体に側圧を付加するためのセ
   ル水を保持する筒状セルと、該筒状セル内の前記セル水
   に圧力を加え前記ゴムスリーブを介して前記供試体に径
   方向の圧力を与える圧力付与手段とを備える三軸セルに
   おいて、前記キャップあるいはペデスタルの少なくとも
   一方を包囲し前記キャップあるいはペデスタルの少なく
   とも一方の軸方向移動と共に同方向へ摺動可能に前記筒
   状セルに取り付けられる環状部材を備え、該環状部材に
   前記ゴムスリーブの少なくとも一端を取り付けて前記ゴ
   ムスリーブを前記筒状セル内の前記ペデスタルとキャッ
   プとの間に装着し、前記供試体の軸方向への伸縮に伴っ
   て前記環状部材が摺動して前記ゴムスリーブが軸方向へ
   変位するのを可能としていることを特徴とする三軸セ
   ル。
2. 【請求項２】 前記ゴムスリーブと供試体の側方に該供
   試体の軸変位量を測定する軸変位計測手段が設けられて
   おり、該軸変位計測手段は、前記供試体の軸方向への変
   形に伴って位置を変えるように前記ゴムスリーブの周面
   に設けられる軸変位計測用検出体と、この軸変位計測用
   検出体の変位を測定するように前記筒状セルの内側に設
   けられる変位計測器とで構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の三軸セル。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の三軸セルを備え
   て構成されていることを特徴とする三軸試験装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の三軸セルを用い
   て三軸試験を行うことを特徴とする三軸試験方法。