JPH0326963A - 原位置地盤凍結試料を用いて原位置地盤の水平方向応力を求める室内試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、地盤調査の分野において、非粘性である砂
質地盤や礫質地盤を原位置で凍結し、凍結地盤から採取
された原位置地盤渣結試科を用いて原位置地盤の水平方
向応力を求めるため使用ざれる室内試１１１装置に関す
る． 従来のｔ支術 地盤工学の分野において、地盤の原位置における応力状
態の推定は兎要な事柄のーっである。粘性土地盤につい
ては、原位置の応力状態を測定することについてある程
度成功している。しかし、砂質地盤、礫７１Ｊ地盤とい
った非粘性土地盤については、いまだ原位置の応力状態
を正確に測定することができないでいる． 従来、原位置地盤を一次元状態で凍結させると、原位置
地盤の応力、ひずみの状態が実情のままに保存ざれ、そ
こから採取ざれた凍結試料は不攪乱試料であり、これを
側方向ひずみを拘束した状態で融解させると、実地盤の
水平方向応力を正確に求められることに着目した水平方
向応力を求める方法が既に研究され、特願昭６２−３２
８０３０号明細書及び図画に記載されている。

本発明が解決しようとする課題 上述した特願昭６２−３２８０３０号明繍書及び図面に
記載された室内試験装置は、いまだｍ部にわたる研究に
不十分な点があり、所朋の目的を十分達成するに至って
いないので、この点が解決すべき課題となっている， したがって、本発明の目的は、原位置地盤を−次元状態
で凍結させて原位置の応力、ひずみの状態が保存された
高品質の不攪乱凍結試料から作ったテストピースを用い
、特にその側方向ひずみを拘束した状態で同テストピー
スを融解させ、もって原位置地盤の水平方向応力を求め
る室内試験を全自動的に高精度に行なえる室内試験装置
を提供することである。

ｆｆａを解決するための手段 」二記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る原位置地盤凍結試料を用いて原位ＩＩ地盤
の水平方向応力を求める室内試Ｍ装置は、図面に実施例
を示したように、 圧力容器は透明円筒１０と上盤１ｌ及び下盤１２とで形
成した．原位ｆｆｉＩＩｔ！！盤凍結試料から作られゴ
ム膜６で外周面を保護されたテストピース５の軸方向の
両端を挟むペデスタルｌ４とトップキャップ１３は、前
記圧力容器の略中心部において垂直軸線方向に相対向す
る配置とし、ペデスタル１　４は前記下盤ｌ２に固定し
、トップキャップｌ３は上載圧を計測するロードセル１
５を介してａ荷ピストン１６に取付けた． 前記圧力容器内には前記テストピース５を沈没させるに
十分な液面位置にまで水の如きセル液１９が収納せしめ
、該セル液ｌ９の液面上の空間はセルｉ＆１９を介して
テストピース５に側方向圧力を加え側方向変位がゼロの
状態を実現する加圧空間２０とし、該加圧空間２０には
空気圧Ｒ２２につながった側圧用サーボモータ調圧弁２
３を接続した。

セル液１９の液面にフロート２７を浮べ、該フロート２
７の上下変位を計測するギャップセンサー２８を設置し
、このギャップセンサー２８の計測値はコントローラー
３１へ入力して前記側圧用サーボモータ調圧弁２３を制
御し、もってセル液１９の液面を常に一定位置に保ち、
テストピース５の側方向変位を拘束した状態を実現する
構成としたことを特徴とする。

作　　　　　用 原位置地盤を一次元状態で凍結しコアチューブで漏削す
る等々の方法で原位置地盤から採取された原位置地盤凍
結試料から作られたテストピース５は、室内試験ｖｉ＠
内のべデスタル１４とトップキャップ１３とで挟まれ保
持ざれる。載荷ピストン１６への負荷によりテストピー
ス５が採取された原地盤における有効上載圧が加えられ
る。有効上載圧は、ロートセルｌ５で計測ざれる。

テストピース５の融解の進ｔテと共に生ずる側方向の体
積変化はセル液ｌ９の液面変化となって現われる。セル
液１９の液面変化は、ギャップセンサー２８がフロー１
・２７の上下方向変位として計測する。

ギャップセンサー２８の計測値が入力されたコントロー
ラー３１は、直ちに側圧用サーボモータ調圧弁２３を制
御し加圧空間２０の空気圧を調節してセル液１９の液面
変位を零に戻すようにリアルタイムでフィードバック制
御が遂行される。かくしてテストピース５の完全な融解
が達成された時点で必要とされたセル圧の大きさは空気
圧計３４から読み取られ、原位置地盤の真正な水平方向
応力として求められるのである。

実　　施　　例 次に、図示した本発明の実施例を説明する．第１図は、
砂賞又は礫質地盤の如き原位置地盤を凍結しコアチュー
ブによる掘削などの方法で採取した凍結試料から作られ
たテストピース５を、その外周面を止水性で伸縮が自在
なゴムｌｌｌＩ６で被覆し保護せしめた上で装着した状
態の富内試験装置を示している．ゴム膜６は、後述する
セル液によってテストピース５が侵食なとされるのを防
ぐ目的で使用されている． この室内試験装置は、内部を透視可能な透明円１１ＪＩ
ＩＯと、抗張力の大きい数本の支柱２１て強固に結合さ
れた上ｌ１ｉｌ及び下！１１２とによって形成された圧
力容Ｗ（セル）が主体を成す。該圧力容器の垂直な略中
心軸線上の位置に、前記テストピース５の軸方向両端を
挟み同テストピース５に当該テストピース５が採取され
た原位置ｊｌｊｊ盤における有効上載圧を軸方向に加え
るペデスタル１３とトップキャップ１４とが相対向する
配置で設置されている． 上位のトップキャップ１３は、上載圧を計測するロート
セル１５を介して載荷ピストン１６に取付けられている
．ロードセル１５は、図示を省略した荷１社と接続され
ている。下位のべデスタル１４は下ｌ１１２に固定され
ている。　トップキャップ１３及びペデスタル１４の端
面には、通水性のボーラスストーン１７を布設し、これ
にドレーン管１８が接続されている．融解したテス１・
ビース５のドレンを円滑に排除し、計ｔｌｌ誤差を未然
に防止するためである。

セル内には前記トップキャップ１３とへデスタル１４に
挟まれたテストピース５を沈没させるに必要十分な液面
位置にまで水又は不凍液の如きセル液】９が収納されて
いる．該セル液１９の液面上の密閉空間は、セル液１９
を介してテストピース５に側方向圧力（セル圧）を加え
、同テストピース５の側方向ひずみを拘束した状態（所
謂Ｋ●状Ｕ）を実現する加圧空間２０に形成されている
． 前記加圧空間２０には、空気圧Ｒ２２から側圧用サボモ
ーター調圧弁２３を経由したエアーホース２４が上！１
１１の人口ノズル２５に接続されている． 前記上下のトップキャブ１３とへデスタル１４とに挾ま
れたテストピース５の外周位置には、円筒状の計器ハウ
ジング２６が下盤１２へ固定して設置されている．この
計器ハウジング２６内に溝たされたセル液１９の液面に
はフロート２７が浮べられ、該フロート２７の上下変位
を計測するギャップセンサー２８が、前記計器ハウジン
グ２６における前記フロート２７の直下位置に設置され
ている。つまり、セ゛ル液１９の液面の上下変位はフロ
ート２７の上下変位としてｔＩ！ｎされ、それはギャッ
プセンサー２８に発生する誘導電圧の変化としてリアル
タイムに電ス的に計測されるのである．このギャップセ
ンサー２８の計測値は、ひずみｉ！！幅器２つ、サーボ
制御器３０なとて｛葺成されたコントローラー３１へ入
力される。そし゛Ｃコントローラ３１は直ちにサーボモ
ータ３２、空気圧力調節器３３なとで構成された前記測
圧用サーボモーター調圧弁２３を自動制御して加圧空間
２０内の空電圧を調節する。こうしてセル液１９の液面
が常に一定位置に保たれ、テストピース５の融解に伴な
う側方への体積変化（膨張）を拘束した状Ｂ（所謂ＫＩ
Ｉ状！！）が正確に実現されるのである． 上述のようにして凍結試料から作られたテスｌ・ビース
５が完全に融解するまで測方向ひずみを拘東した状態を
保ち、テストピースδが融解するのに伴なって側方向へ
体積変化しようとするのを完全に拘束するのに必要な加
圧空間２０の空２圧（セル圧）を空気圧計３４で測定す
ると、これが原位置地！１ｋ（実地盤）の真正な水平方
向応力として求められるのである。勿論、空気圧計３４
を読み取る代わりに、又はこれと並行して同空気圧を自
動的に計測、記録することも行なわれる。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述した通りであって、この発明
の室内試験装置によれば、原位置地盤をｉｌｔ＆させて
応力、ひずみの状態が実情のまま保存された高品質の不
攪乱凍結試料によってもたらされる実地盤の水平方向応
力を、全自動的に極めて高精度に求めることができ、よ
って地盤調査の信頼性の向上と効率化に大きく寄与する
のである．２３・・・側圧用サーボモータ調圧弁 ２７・・・フロート　　　　２８・・・ギャップセンサ
ー３ｌ・・・コントローラー

【図面の簡単な説明】

第１図は凍結された原位置地盤から採取した凍結試料を
用いて原位置地盤の水平方向応力を室内で求める室内試
験装置を示した断画図である．０・・・透明円筒 ２・・・下盤 ３・・・１・ツブキャップ ４・・・ペデスタル ５・・・ロードセル ９・・・セル液 １１・・・上盤 ５・・・テストピース １６・・・載荷ピストン ２０・・・加圧空間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】圧力容器は透明円筒と上盤及び下盤とで形成され
   ており、原位置地盤凍結試料から作られゴム膜で外周面
   を保護されたテストピースの軸方向の両端を挟むペデス
   タルとトップキャップは前記圧力容器の略中心部におい
   て軸線方向に相対向する配置とされ、ペデスタルは前記
   下盤に固定されており、トップキャップは上載圧を計測
   するロードセルを介して載荷ピストンに取付けられてお
   り、圧力容器内にはテストピースを沈没させるに十分な
   液面位置にまで水の如きセル液が収納され、該セル液の
   液面上の空間はセル液を介してテストピースに側方向圧
   力を加えて側方向変位がゼロの状態を実現する加圧空間
   とされ、該加圧空間には空気圧源につながった側圧用サ
   ーボモータ調圧弁が接続され、セル液の液面にフロート
   を浮べ、該フロートの上下変位を計測するギャップセン
   サーが設置されており、このギャップセンサーの計測値
   をコントローラーへ入力して前記側圧用サーボモータ調
   圧弁を制御し、もってセル液の液面を常に一定位置に保
   ちテストピースの側方向変位を拘束した状態を実現する
   ことを特徴とする、原位置地盤凍結試料を用いて原位置
   地盤の水平方向応力を求める室内試験装置。