JPH09243502A - せん断土槽 - Google Patents
せん断土槽Info
- Publication number
- JPH09243502A JPH09243502A JP8079525A JP7952596A JPH09243502A JP H09243502 A JPH09243502 A JP H09243502A JP 8079525 A JP8079525 A JP 8079525A JP 7952596 A JP7952596 A JP 7952596A JP H09243502 A JPH09243502 A JP H09243502A
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- JP
- Japan
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- soil tank
- ring body
- shear soil
- shear
- ring bodies
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水平面内多方向の震動を忠実に再現で
き、特に地盤の液状化試験や杭基礎構造物の地震時の挙
動を正確に実験できるせん断土槽を提供すること。 【解決手段】 平面円環形を呈するリング体１を多
段的に積層すると共に、各リング体１の対向面間に全方
向の移動を許容する球状ころ４を介挿し、各リング体１
の平面内多方向の加振に追従するように構成した。
き、特に地盤の液状化試験や杭基礎構造物の地震時の挙
動を正確に実験できるせん断土槽を提供すること。 【解決手段】 平面円環形を呈するリング体１を多
段的に積層すると共に、各リング体１の対向面間に全方
向の移動を許容する球状ころ４を介挿し、各リング体１
の平面内多方向の加振に追従するように構成した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は土砂等の各種物質の
動的性質（挙動）を試験するための実験装置に関し、よ
り詳細には現実により近い加振状態を再現できるせん断
土槽に関する。
動的性質（挙動）を試験するための実験装置に関し、よ
り詳細には現実により近い加振状態を再現できるせん断
土槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のせん断土槽としては、例えば特
開平５−２８１０８１号公報に開示されている。このせ
ん断土槽は、周囲にベアリングを有する方形枠状のフレ
ームを多段的に配置し、これらのフレーム群の周囲に立
設した柱状部材の各水平ガイド溝に前記ベアリングを走
行自在に嵌装して構成し、せん断土槽を載置した振動台
で水平面内一方向（ｘ方向又はｙ方向）に加振すること
で、各フレーム間を水平面内一方向（ｘ方向又はｙ方
向）の相対変位を許容する構造になっている。
開平５−２８１０８１号公報に開示されている。このせ
ん断土槽は、周囲にベアリングを有する方形枠状のフレ
ームを多段的に配置し、これらのフレーム群の周囲に立
設した柱状部材の各水平ガイド溝に前記ベアリングを走
行自在に嵌装して構成し、せん断土槽を載置した振動台
で水平面内一方向（ｘ方向又はｙ方向）に加振すること
で、各フレーム間を水平面内一方向（ｘ方向又はｙ方
向）の相対変位を許容する構造になっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記したせん断土槽に
あっては次のような課題がある。 ＜イ＞ 実際の地震動は水平面内で多方向に作用する
が、従来のせん断土槽は付与できる変位方向が水平面内
一方向に限定され、現実に近い再現が困難なうえに、実
験結果に対する信頼性も低い。 ＜ロ＞ せん断土槽の規模を大きくすると、フレームの
変形防止の観点からフレームの肉厚を増す等して剛性を
高める必要がある。フレームの剛性を高めると慣性要因
となるフレームの重量が増加し、土槽内の土砂の変形に
悪影響を及ぼしてしまう。 ＜ハ＞ 又、方形枠状のフレーム間に複数の棒状ベアリ
ングを同一方向に列設して介在し、棒状ベアリングの直
交方向に水平面内一方向にせん断変形する構造のせん断
土槽も提案されている。このせん断土槽にあっては、棒
状ベアリングの移動量はフレームの動きと同じであるた
め、実験中にベアリングが片側に寄ってしまい、繰り返
して加振する場合、せん断土槽としての機能を喪失す
る。
あっては次のような課題がある。 ＜イ＞ 実際の地震動は水平面内で多方向に作用する
が、従来のせん断土槽は付与できる変位方向が水平面内
一方向に限定され、現実に近い再現が困難なうえに、実
験結果に対する信頼性も低い。 ＜ロ＞ せん断土槽の規模を大きくすると、フレームの
変形防止の観点からフレームの肉厚を増す等して剛性を
高める必要がある。フレームの剛性を高めると慣性要因
となるフレームの重量が増加し、土槽内の土砂の変形に
悪影響を及ぼしてしまう。 ＜ハ＞ 又、方形枠状のフレーム間に複数の棒状ベアリ
ングを同一方向に列設して介在し、棒状ベアリングの直
交方向に水平面内一方向にせん断変形する構造のせん断
土槽も提案されている。このせん断土槽にあっては、棒
状ベアリングの移動量はフレームの動きと同じであるた
め、実験中にベアリングが片側に寄ってしまい、繰り返
して加振する場合、せん断土槽としての機能を喪失す
る。
【０００４】本発明は以上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、水平面内多方向の地震動
を忠実に再現できるせん断土槽を提供することにある。
更に本発明の他の目的は、地盤の液状化試験や杭基礎構
造物の地震時の挙動を正確に実験できる、せん断土槽を
提供することにある。更に本発明の他の目的は、慣性力
の影響が小さく、詳細な実験が可能なせん断土槽を提供
することにある。
で、その目的とするところは、水平面内多方向の地震動
を忠実に再現できるせん断土槽を提供することにある。
更に本発明の他の目的は、地盤の液状化試験や杭基礎構
造物の地震時の挙動を正確に実験できる、せん断土槽を
提供することにある。更に本発明の他の目的は、慣性力
の影響が小さく、詳細な実験が可能なせん断土槽を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
複数の閉鎖形の枠体を多段的に積層してなるせん断土槽
において、閉鎖形の枠体の対向面間に全方向の移動を許
容する球状ころを介挿したことを特徴とする、せん断土
槽である。請求項２に係る発明は、請求項１において、
閉鎖形の枠体が平面円環形を呈するリング体であること
を特徴とする、せん断土槽である。請求項３に係る発明
は、請求項１又は請求項２において、閉鎖形の枠体又は
リング体が、その躯体を軽量材で形成すると共に、この
躯体の全面を補強層で覆って形成したことを特徴とす
る、せん断土槽である。請求項４に係る発明は、請求項
１〜請求項３のいずれかにおいて、球状ころに放射状に
戻しばねを配設し、球状ころを元位置に復帰可能に構成
したことを特徴とする、せん断土槽である。
複数の閉鎖形の枠体を多段的に積層してなるせん断土槽
において、閉鎖形の枠体の対向面間に全方向の移動を許
容する球状ころを介挿したことを特徴とする、せん断土
槽である。請求項２に係る発明は、請求項１において、
閉鎖形の枠体が平面円環形を呈するリング体であること
を特徴とする、せん断土槽である。請求項３に係る発明
は、請求項１又は請求項２において、閉鎖形の枠体又は
リング体が、その躯体を軽量材で形成すると共に、この
躯体の全面を補強層で覆って形成したことを特徴とす
る、せん断土槽である。請求項４に係る発明は、請求項
１〜請求項３のいずれかにおいて、球状ころに放射状に
戻しばねを配設し、球状ころを元位置に復帰可能に構成
したことを特徴とする、せん断土槽である。
【０００６】
【発明の実施の形態１】以下図１〜図４を参照しながら
本発明の実施の形態について説明する。
本発明の実施の形態について説明する。
【０００７】＜イ＞せん断土槽の全体構成 図１，図２にせん断土槽の一例を示す。平面円環形を呈
するせん断土槽は複数のリング体１を多段的に積み重
ね、各リング体１の板面間に複数の球状ころ２を介挿
し、各リング体１の水平面多方向の相対移動を許容して
構成されている。筒状に積み上げたリング体１群の内側
下部に底版３が設けられていると共に、リング体１群の
内側にリング体１から分離独立した筒状の防水シート４
が配設されている。防水シート４の下部と底版３間は、
漏水しないように止水処理が施されている。
するせん断土槽は複数のリング体１を多段的に積み重
ね、各リング体１の板面間に複数の球状ころ２を介挿
し、各リング体１の水平面多方向の相対移動を許容して
構成されている。筒状に積み上げたリング体１群の内側
下部に底版３が設けられていると共に、リング体１群の
内側にリング体１から分離独立した筒状の防水シート４
が配設されている。防水シート４の下部と底版３間は、
漏水しないように止水処理が施されている。
【０００８】又、底版３には給排水するための複数の孔
６が設けられている。この孔６は例えば底版３の下部に
配設した弁付きの管が接続していて、弁の開閉操作によ
って給排水が可能な構造になっている。以下、各部につ
いて詳述する。
６が設けられている。この孔６は例えば底版３の下部に
配設した弁付きの管が接続していて、弁の開閉操作によ
って給排水が可能な構造になっている。以下、各部につ
いて詳述する。
【０００９】＜ロ＞リング体 閉鎖形枠体であるリング体１は円環状を呈する枠体であ
って、すべてが同一寸法、同一構造に形成されている。
リング体１の素材を例示すると、図１に拡大して示すよ
うにリング体１の躯体７を軽量な発泡スチロール等の軽
量材で形成し、この躯体７の全面を硬質樹脂被膜等の補
強層８で覆って形成すると、リング体１の強度と軽量化
の両条件を満足できる。リング体１は円環形を呈するこ
とが肝要であって、リング体１の素材については特には
制約はなく、上記の他に公知の各種素材を使用できるこ
とは勿論である。
って、すべてが同一寸法、同一構造に形成されている。
リング体１の素材を例示すると、図１に拡大して示すよ
うにリング体１の躯体７を軽量な発泡スチロール等の軽
量材で形成し、この躯体７の全面を硬質樹脂被膜等の補
強層８で覆って形成すると、リング体１の強度と軽量化
の両条件を満足できる。リング体１は円環形を呈するこ
とが肝要であって、リング体１の素材については特には
制約はなく、上記の他に公知の各種素材を使用できるこ
とは勿論である。
【００１０】＜ハ＞球状ころ 球状ころ２は上下のリング体１，１が水平面内の全方向
へ向けた相対移動を許容するためのころで、例えば公知
のスラスト軸受等を採用できる。球状ころ２は図１に示
すようにリング体１の表面（補強層８）間に介挿しても
良いが、補強層８の耐摩耗性に不安がある場合は、図
２，３に示すようにリング体１表面の一部に鋼板９を取
り付け、この鋼板９，９間に介挿するようにしても良
い。
へ向けた相対移動を許容するためのころで、例えば公知
のスラスト軸受等を採用できる。球状ころ２は図１に示
すようにリング体１の表面（補強層８）間に介挿しても
良いが、補強層８の耐摩耗性に不安がある場合は、図
２，３に示すようにリング体１表面の一部に鋼板９を取
り付け、この鋼板９，９間に介挿するようにしても良
い。
【００１１】又、本発明はリング体１，１間に球状のこ
ろを介挿していることが基本的構成となるが、図２，３
に示すように放射方向に配設した戻しばね１０を接続し
ても良い。戻しばね１０は実験終了後にせん断土槽を鉛
直の筒体に戻す際に、各リング体１に対してすべての球
状ころ２を図４のように元位置に復帰できる程度の小さ
なばね力を有するばねで、各ばね力がほぼ等しく設定さ
れている。戻しばね１０の設置形態としては、引張状態
又は圧縮状態又は無負荷状態のいずれかの状態で設置さ
れる。尚、図３において符号１１は鋼板９をリング体１
に接合するボルトで、戻しばね１０の一端を掛止する支
軸としても機能する。
ろを介挿していることが基本的構成となるが、図２，３
に示すように放射方向に配設した戻しばね１０を接続し
ても良い。戻しばね１０は実験終了後にせん断土槽を鉛
直の筒体に戻す際に、各リング体１に対してすべての球
状ころ２を図４のように元位置に復帰できる程度の小さ
なばね力を有するばねで、各ばね力がほぼ等しく設定さ
れている。戻しばね１０の設置形態としては、引張状態
又は圧縮状態又は無負荷状態のいずれかの状態で設置さ
れる。尚、図３において符号１１は鋼板９をリング体１
に接合するボルトで、戻しばね１０の一端を掛止する支
軸としても機能する。
【００１２】
【作用】次にせん断土槽の使用方法について説明する。
水平面内のｘ，ｙ方向と、鉛直面内のｚ方向及び夫々に
ついての回転を加えた三次元６自由度の加振ができる公
知の振動台に既述したとせん断土槽を載置する。 そし
てせん断土槽内に実験対象である土砂等を投入して模型
地盤を作成する。 模型地盤の土圧はせん断土槽を構成
する各リング体１の内周面に均一に作用するため、模型
地盤は柱状を維持する。この状態で振動台を加振してせ
ん断土槽に地震状態を再現する。この加振はせん断土槽
内の模型地盤に伝えられてせん断変形する。
水平面内のｘ，ｙ方向と、鉛直面内のｚ方向及び夫々に
ついての回転を加えた三次元６自由度の加振ができる公
知の振動台に既述したとせん断土槽を載置する。 そし
てせん断土槽内に実験対象である土砂等を投入して模型
地盤を作成する。 模型地盤の土圧はせん断土槽を構成
する各リング体１の内周面に均一に作用するため、模型
地盤は柱状を維持する。この状態で振動台を加振してせ
ん断土槽に地震状態を再現する。この加振はせん断土槽
内の模型地盤に伝えられてせん断変形する。
【００１３】各リング体１の間に全方向の移動を許容す
る球状ころ２が介挿されていることから、各リング体１
は模型地盤１のせん断変形に追随して相対移動する。図
１の鎖線は模型地盤が図面右側へせん断変形したきの状
態を示す。このように模型地盤に水平面内多方向の加振
を付与しても、リング体１が模型地盤に追従するので、
模型地盤の例えば液状化現象を詳細に再現できる。又、
リング体１が円環形を呈するため、加振方向に位置する
リング体１に模型地盤の変形力が作用しても、加振の逆
方向に位置するリング体１の部位は模型地盤より抵抗力
を受ける。そのためリング体１に作用する外力は打ち消
される。
る球状ころ２が介挿されていることから、各リング体１
は模型地盤１のせん断変形に追随して相対移動する。図
１の鎖線は模型地盤が図面右側へせん断変形したきの状
態を示す。このように模型地盤に水平面内多方向の加振
を付与しても、リング体１が模型地盤に追従するので、
模型地盤の例えば液状化現象を詳細に再現できる。又、
リング体１が円環形を呈するため、加振方向に位置する
リング体１に模型地盤の変形力が作用しても、加振の逆
方向に位置するリング体１の部位は模型地盤より抵抗力
を受ける。そのためリング体１に作用する外力は打ち消
される。
【００１４】又、リング体１群の慣性について考察する
と、リング体１を断面積の割に軽量であるため、せん断
土槽が大型であってもリング体１群による慣性力の影響
はほぼ無視できる程度に小さい。リング体１の慣性につ
いて考察すると、リング体１の密度は模型地盤の密度に
比べて非常に小さいため、ひとつのリング体１の厚さ部
分を考えると、加振中の慣性力は明らかに地盤の方が大
きく、リング体１の慣性力が地盤の動きに及ぼす影響は
無視できる程度に小さい。また球状ころ２の摩擦抵抗も
小さいため、リング体１の変形は慣性力による模型地盤
の変形にほぼ等しくなる。
と、リング体１を断面積の割に軽量であるため、せん断
土槽が大型であってもリング体１群による慣性力の影響
はほぼ無視できる程度に小さい。リング体１の慣性につ
いて考察すると、リング体１の密度は模型地盤の密度に
比べて非常に小さいため、ひとつのリング体１の厚さ部
分を考えると、加振中の慣性力は明らかに地盤の方が大
きく、リング体１の慣性力が地盤の動きに及ぼす影響は
無視できる程度に小さい。また球状ころ２の摩擦抵抗も
小さいため、リング体１の変形は慣性力による模型地盤
の変形にほぼ等しくなる。
【００１５】又、せん断土槽の変形に伴い、球状ころ２
の位置は加振開始前と比べてずれている。したがって、
球状ころ２上部のリング体１を持ち上げ、球状ころ２と
の間に隙間を形成すると、戻しばね１０のばね力によっ
て球状ころ２が初期の位置に復帰する。そのため、実験
の繰り返しによって球状ころ２が偏寄する現象は起きな
い。
の位置は加振開始前と比べてずれている。したがって、
球状ころ２上部のリング体１を持ち上げ、球状ころ２と
の間に隙間を形成すると、戻しばね１０のばね力によっ
て球状ころ２が初期の位置に復帰する。そのため、実験
の繰り返しによって球状ころ２が偏寄する現象は起きな
い。
【００１６】
【発明の実施の形態２】以上はせん断土槽が平面円環形
を呈する場合について説明したが、多角形であっても良
い。この場合、せん断土槽を構成する各リング体１は多
角形となることは勿論である。
を呈する場合について説明したが、多角形であっても良
い。この場合、せん断土槽を構成する各リング体１は多
角形となることは勿論である。
【００１７】
【発明の効果】本発明は以上説明したようになるから次
のような効果を得ることができる。 ＜イ＞ せん断土槽を構成するリング体を軽量素材で形
成することで、せん断土槽の慣性力の影響を小さくで
き、詳細な実験が可能となると共に、解体組み立てが容
易である。又、せん断土槽の大型化が可能である。 ＜ロ＞ せん断土槽を平面円環形に構成すると共に、各
リング体の間に全方向の移動を許容する球状ころを介挿
してあるので、水平面内多方向の加振に追従できる。そ
のため、これまで不可能とされていた水平面内多方向の
加振実験が可能となる。 ＜ハ＞ 地震動を忠実に再現でき、地盤の液状化実験や
杭基礎構造物等の地震時の挙動実験及び地盤と構造物の
相互作用実験を従来より正確に行える。
のような効果を得ることができる。 ＜イ＞ せん断土槽を構成するリング体を軽量素材で形
成することで、せん断土槽の慣性力の影響を小さくで
き、詳細な実験が可能となると共に、解体組み立てが容
易である。又、せん断土槽の大型化が可能である。 ＜ロ＞ せん断土槽を平面円環形に構成すると共に、各
リング体の間に全方向の移動を許容する球状ころを介挿
してあるので、水平面内多方向の加振に追従できる。そ
のため、これまで不可能とされていた水平面内多方向の
加振実験が可能となる。 ＜ハ＞ 地震動を忠実に再現でき、地盤の液状化実験や
杭基礎構造物等の地震時の挙動実験及び地盤と構造物の
相互作用実験を従来より正確に行える。
【図１】 本発明に係る一部を省略したせん断土槽の説
明図
明図
【図２】 図１におけるII−IIの断面図
【図３】 図２におけるIII −III の断面図
【図４】 球状ころの平面図
Claims (4)
- 【請求項１】 複数の閉鎖形の枠体を多段的に積層し
てなるせん断土槽において、 閉鎖形の枠体の対向面間に全方向の移動を許容する球状
ころを介挿したことを特徴とする、 せん断土槽。 - 【請求項２】 請求項１において、閉鎖形の枠体が平
面円環形を呈するリング体であることを特徴とする、せ
ん断土槽。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２において、閉鎖
形の枠体又はリング体が、その躯体を軽量材で形成する
と共に、この躯体の全面を補強層で覆って形成したこと
を特徴とする、せん断土槽。 - 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかにおい
て、球状ころに放射状に戻しばねを配設し、球状ころを
元位置に復帰可能に構成したことを特徴とする、せん断
土槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07952596A JP3641815B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | せん断土槽 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07952596A JP3641815B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | せん断土槽 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09243502A true JPH09243502A (ja) | 1997-09-19 |
| JP3641815B2 JP3641815B2 (ja) | 2005-04-27 |
Family
ID=13692408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07952596A Expired - Fee Related JP3641815B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | せん断土槽 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3641815B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109322656A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-12 | 中南大学 | 多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱连接系统 |
| JP2019510195A (ja) * | 2017-02-28 | 2019-04-11 | 浙江大学Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ | 振動台モデルボックスの三方向運動デカップリングに用いる周期的構造 |
| CN111562077A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-08-21 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 高速铁路路基综合试验系统和方法 |
| CN113848026A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-12-28 | 天津大学 | 一种防水型粘弹性边界约束的水下多点地震输入的剪切箱 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111829899B (zh) * | 2020-07-30 | 2023-03-14 | 河南城建学院 | 一种岩土层间剪切运动检测装置 |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP07952596A patent/JP3641815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019510195A (ja) * | 2017-02-28 | 2019-04-11 | 浙江大学Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ | 振動台モデルボックスの三方向運動デカップリングに用いる周期的構造 |
| CN109322656A (zh) * | 2018-11-09 | 2019-02-12 | 中南大学 | 多点振动台模拟地下结构非一致激励用模型箱连接系统 |
| CN111562077A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-08-21 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 高速铁路路基综合试验系统和方法 |
| CN113848026A (zh) * | 2021-10-08 | 2021-12-28 | 天津大学 | 一种防水型粘弹性边界约束的水下多点地震输入的剪切箱 |
| CN113848026B (zh) * | 2021-10-08 | 2023-09-12 | 天津大学 | 一种防水型粘弹性边界约束的水下多点地震输入的剪切箱 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3641815B2 (ja) | 2005-04-27 |
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