JP3767324B2

JP3767324B2 - 大型岩盤試験装置

Info

Publication number: JP3767324B2
Application number: JP2000160641A
Authority: JP
Inventors: 邦興平間; 誠丸山; 健一郎鈴木; 秀雄木梨
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001337014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば大型岩盤を試験するための新規な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
岩盤試験装置では、採取された岩盤試験体やモデル岩盤模型に水平二方向及び鉛直方向の三方向荷重を掛けることで三方向主応力制御試験や、加圧下における透水試験を実施する装置である。三方向（三主応力）載荷試験装置の場合、従来、試験体が受ける荷重を支えるための反力となる載荷フレームを固定式としており、鉛直方向では直接コンクリート床面より反力を取り、水平方向においては鉛直壁面で反力を取っている。この構造では、主に小型の岩盤試験体や、モデル岩盤模型に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、より現実的な状況に近づけるために、大型の岩盤試験体を対象とした試験を実施しようとする場合には、反力装置として、大重量の十分に堅固な基礎が要求され、極めて大型の鉛直・水平フレームが必要となり、前記のごとき構造の試験装置にあっては、試験体の大きさの割には装置が大型化し、空間スペースを大きく占有するという欠点があった。
【０００４】
本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、試験体の大きさの割には小型であって、精度良く載荷軸心を保つことが出来るようにした大形岩盤試験装置を提供するものである。
【０００５】
【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、床上に立設された複数のコラムと、該コラム内の下方に配置された反力受け台としての下部鉛直フレームと、前記コラムの上部に固定配置された上部鉛直フレームと、該上部鉛直フレームの下端にあって前記下部鉛直フレームとの間で試験体を加圧する鉛直アクチュエータと、前記コラムの上部から吊下げ支持された水平閉鎖断面を有する水平フレームと、該水平フレームから前記試験体に向けて相互に直交するように突出され前記試験体の側面を加圧する水平アクチュエータとを備えてなる大型岩盤試験装置であって、前記水平フレームは、前記コラムの上部から複数の吊り用アクチュエータを介して水平及び鉛直方向に移動可能に吊り下げ支持されていることを特徴とする。従って、本発明では、環状の水平フレームによって水平方向の荷重及びその反力を支持するため、装置そのものを小型化することができると共に、試験体に対する鉛直方向載荷軸心を保持できる。
【０００７】
また、本発明においては、前記水平アクチュエータは、前記水平フレームに対してその延長方向にこれを移動可能とするスライドベアリングを介して該水平フレームに取り付けられることが好ましい。従って、本発明では、スライドベアリングにより水平フレームの水平方向の動きに対し、水平アクチュエータが相対的にずれることで、試験体の水平方向載荷軸心を保持できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明に係る岩盤試験装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線における断面説明図である。同図において、試験装置は、床上に立設された例えば４本の角柱状コラム１と、各コラム１で囲われた内側にあって、下方の床面上に設置された反力受けとしての下部鉛直フレーム２と、各コラム１の内側上部に固定配置された上部鉛直フレーム３と、各コラム１の角部外周に突出する４つのアウトリガー４と、各アウトリガー４に垂設された４つの吊下具５と、各吊下具５に連結さられた剛体からなる略四角環状の水平フレーム６とを備え、水平フレーム６は各コラム１を包囲した状態に吊下げ配置されている。各コラム１の上下は、上下鉛直フレーム３，２で連結されていることが好ましいが、別体となっていてもよい。
【００１０】
上部鉛直フレーム３の下部先端には、鉛直アクチュエータ７が一体化され、下部鉛直フレーム２との間に試験体Ｓを支持している。また、水平フレーム６の内側には対向する二辺、すなわち、Ｘ，Ｙ方向にそれぞれ水平アクチュエータ８及び反力受けとしてのスペーサ９からなる対が試験体Ｓを支持した状態で対向配置されている。
【００１１】
前記各吊下具５は、アウトリガー４及び水平フレーム６にピン５ａを介して揺動可能に支持され、その中間部に吊り用アクチュエータ１０を備えたもので、アクチュエータ１０は、水平フレーム６を一定の高さに吊下するとともに、鉛直軸方向の変位に追随して伸縮し、水平フレーム６を常時試験体Ｓの載荷軸心位置に保持するものである。
【００１２】
各アクチュエータ７，８，１０はいずれも油圧シリンダからなるもので、電気−油圧制御系よりサーボバルブＳＶを介して油圧が加えられ、その圧力に応じて試験体Ｓに鉛直及びＸ，Ｙ水平方向の載荷荷重が加えられる。
【００１３】
これに対し、各アクチュエータ７，８，１０のプランジャ先端にはロードセルなどの荷重計１１が配置され、また、各プランジャには、変位センサ１２が配置され、それぞれの圧縮または引張り荷重、及びプランジャの突出量に応じた変位量が計測系へと出力され、各部の載荷荷重に応じたＸ，Ｙ，Ｚ方向の計測値が読み取られる。
【００１４】
吊り用アクチュエータ８は、これら計測値に基づき常時水平フレーム６の高さ位置を試験体Ｓの鉛直方向載荷中心軸に一定に保持すべく前記電気−油圧制御系により駆動制御される。
【００１５】
また、試験体Ｓと鉛直、水平アクチュエータ３，８の先端との間、並びに、試験体Ｓとスペーサ９先端との間にはオイルフィルム（図示しない）及び球座１４が介在され、試験体Ｓに加わる側面載荷荷重の均等化並びに摩擦低減を図っている。
【００１６】
以上に加えて、水平アクチュエータ８と水平フレーム６との間、及びスペーサ９と水平フレーム６との間には、スライドベアリング１６が介在されている。スライドベアリング１６は、水平フレーム６の内側ほぼ中央部に設けられ、水平フレーム６に対してその延長方向に移動可能となっており、ｘ，ｙ方向で荷重変位量が異なった場合に、水平フレーム６は吊下具５のピン５ａを介してその変位差に応じた方向に平行移動するが、移動時にスライドベアリング１６によりアクチュエータ８及びスペーサ９が水平フレーム６との間で相対的なすべりを生じ、試験体Ｓに対する水平方向載荷軸心を保持する機能を有している。
【００１７】
従って、以上の構成の岩盤試験装置にあっては、水平フレーム６は吊り用アクチュエータ１０により常時試験体Ｓに対する鉛直方向載荷軸心位置に対応する高さに保持されるとともに、水平Ｘ，Ｙ方向の変位に対しては水平アクチュエータ８及びスペーサ９がスライドベアリング１６を介して相対移動することによって、試験体Ｓに対する水平方向載荷軸心位置に保持するため、これらのずれによる計測誤差がなく、正確な計測値を得ることが出来る。
【００１８】
なお、上記実施の形態では、本発明に係る水平フレームとして略四角環状のものを例示したが、六角環状、円環状等の水平閉鎖断面であればこれに限定されるものではない。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による大型岩盤試験装置にあっては、水平フレームによって水平二方向の反力を取っているため、試験体の大きさの割には小型にでき、また、吊りアクチュエータとスライドベアリングを備えることにより、試験体に対して精度良く載荷軸心を保つことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る大型岩盤試験装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面における説明図である。
【符号の説明】
１コラム
２下部鉛直フレーム
３上部鉛直フレーム
５吊下具
６水平フレーム
７鉛直アクチュエータ
８水平アクチュエータ
９スペーサ
１０吊り用アクチュエータ
１６スライドベアリング

Claims

床上に立設された複数のコラムと、該コラム内の下方に配置された反力受け台としての下部鉛直フレームと、前記コラムの上部に固定配置された上部鉛直フレームと、該上部鉛直フレームの下端にあって前記下部鉛直フレームとの間で試験体を加圧する鉛直アクチュエータと、前記コラムの上部から吊下げ支持された水平閉鎖断面を有する水平フレームと、該水平フレームから前記試験体に向けて相互に直交するように突出され前記試験体の側面を加圧する水平アクチュエータとを備えてなる大型岩盤試験装置であって、
前記水平フレームは、前記コラムの上部から複数の吊り用アクチュエータを介して水平及び鉛直方向に移動可能に吊り下げ支持されていることを特徴とする大型岩盤試験装置。
前記水平アクチュエータは、前記水平フレームに対してその延長方向にこれを移動可能とするスライドベアリングを介して該水平フレームに取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の大型岩盤試験装置。