JPH10206306A - Shearing testing device and method for ground material - Google Patents

Shearing testing device and method for ground material

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JPH10206306A
JPH10206306A JP2606397A JP2606397A JPH10206306A JP H10206306 A JPH10206306 A JP H10206306A JP 2606397 A JP2606397 A JP 2606397A JP 2606397 A JP2606397 A JP 2606397A JP H10206306 A JPH10206306 A JP H10206306A
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JP
Japan
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specimen
holding mechanism
shear
ground material
load
Prior art date
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Pending
Application number
JP2606397A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinji Fukushima
伸二 福島
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Fujita Corp
Original Assignee
Fujita Corp
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Publication date
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Publication of JPH10206306A publication Critical patent/JPH10206306A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shearing testing device for a ground material which can find residual strength at a large shearing deformation time of earth and whose structure and test operation are simple. SOLUTION: Both end parts of a disk-shaped or column-shaped specimen 200 are arranged in upper and lower shearing ring members 210 and 240. The lower side shearing ring member 240 is arranged on a pedestal to be driven in rotation, and the upper side shearing ring member 210 is supported in a rotation regulated condition. A cap 302 loaded by a pneumatic cylinder 314 is arranged on an upper surface of the specimen 200. In a condition where a constant load is applied to the specimen 200 by the cap 302, the lower side shearing ring member 240 is driven in rotation, and shearing displacement is forcedly caused in the specimen 200 in a shaft surrounding cross section, and torque, a vertical load, a turning angle and height displacement applied to the specimen 200 are measured.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤材料のせん断
強度、特に地滑り面のような土塊面と土塊面が互いに接
して滑っている状態のような、大きなせん断変形状態に
おけるせん断強度を求めるための地盤材料のせん断試験
装置に関する。
The present invention relates to the determination of the shear strength of a ground material, in particular, the shear strength in a large shear deformation state, such as a state in which a soil mass surface such as a landslide surface is in contact with each other and slips. And a shear test device for a ground material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、地盤の強度を調べるには、原位置
から不撹乱状態で採取した供試体か、あるいはねり返し
た地盤試料を人工的に再堆積させた供試体を用意し、こ
の供試体の中央断面を強制的にせん断する一面せん断試
験装置が実用されている。また、中実円柱状の供試体
を、拘束圧下においてその円柱形状の軸方向に圧縮する
三軸圧縮試験装置が実用されている。また、特に地滑り
状態のような大変形時の土が発揮する強度を求めるため
に、図9に示すようなドーナツ状の供試体を用意し、こ
の供試体の中央断面を強制的にせん断するリングせん断
試験装置が提供されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to examine the strength of the ground, a specimen taken in an undisturbed state from an original position or a specimen obtained by artificially re-depositing a ground sample that has been bounced is prepared. A one-sided shear test device that forcibly shears the center section of a specimen has been put into practical use. In addition, a triaxial compression test apparatus that compresses a solid cylindrical specimen in the axial direction of the cylindrical shape under constrained pressure has been put to practical use. In addition, in order to obtain the strength exhibited by the soil at the time of large deformation such as a landslide state, a donut-shaped specimen as shown in FIG. 9 is prepared, and a ring for forcibly shearing the central cross section of the specimen is provided. A shear test device is provided.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、原位置の地
盤内の土の要素は、垂直応力がない状態で発揮される強
度成分(粘着力)と、その面が受ける垂直応力の大きさ
に、ほぼ比例した強度成分とを有する。なお、後者の強
度成分における比例係数が内部摩擦角φである。これら
の強度成分は、その土の要素が受けるせん断変形量に依
存し、せん断変形とともに大きくなるが、ある値を過ぎ
るとまた低下し、やがて一定値に落ち着く。このように
大きなせん断変形を受けた状態での強度が残留強度であ
り、地滑りのように土塊面と土塊面が滑っている状態の
ような大変形を受けた時の土の強度に相当する。
By the way, the element of the soil in the ground at the original position has a strength component (adhesive force) exerted in a state where there is no vertical stress and a magnitude of the vertical stress applied to the surface. And a substantially proportional intensity component. The proportional coefficient in the latter intensity component is the internal friction angle φ. These strength components depend on the amount of shear deformation applied to the soil element, and increase with shear deformation. However, after a certain value, the strength component decreases again and eventually reaches a constant value. The strength under such a large shear deformation state is the residual strength, and corresponds to the soil strength at the time of undergoing a large deformation such as a state in which the soil mass surface slides like a landslide.

【0004】しかしながら、従来の一面せん断試験装置
や三軸圧縮試験装置では、供試体に加え得る変形量に限
界があるため、このような地滑り状態時に発揮される土
の強度である残留強度は求められないという問題があ
る。また、従来のリングせん断試験装置では、一様に近
い大きなせん断変形を供試体に加えることができ、土の
残留強度を求めることができるが、原位置の不撹乱試料
を用いる場合には、ドーナツ状の供試体を作成すること
が困難であり、また、試験装置の構造や試験操作が複雑
となる問題がある。
[0004] However, in the conventional single-shear test apparatus and triaxial compression test apparatus, the amount of deformation that can be applied to the specimen is limited, and therefore, the residual strength, which is the strength of the soil exerted during such a landslide state, is required. There is a problem that can not be. In addition, the conventional ring shear test device can apply large uniform shear deformation to the specimen and determine the residual strength of the soil.However, when using an undisturbed in-situ sample, a donut It is difficult to prepare a test specimen in a shape of a letter, and the structure of the test apparatus and the test operation are complicated.

【0005】そこで本発明の目的は、以上のような実情
に鑑み、土の大せん断変形時の残留強度を求めることが
でき、構造や試験操作が簡単な地盤材料のせん断試験装
置を提供することにある。
In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a ground material shear test apparatus which can determine the residual strength of soil during large shear deformation and which has a simple structure and simple test operation. It is in.

【0006】[0006]

【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、装置フレームと、該装置フレーム上に互いに
対向して支持された第1保持機構及び第2保持機構とを
備え、前記第1保持機構と前記第2保持機構とは、それ
らの対向部に夫々に凹部を有し、前記第1保持機構の凹
部と前記第2保持機構の凹部とで、略々中実円盤形状の
地盤材料の供試体のを収容するための、その供試体の形
状に対応した略々円盤形状の収容空間が画成されてお
り、前記収容空間に収容した供試体に対しその略々中実
円盤形状の軸心方向に圧縮荷重を加える載荷機構と、前
記第1保持機構と前記第2保持機構とを相対的に回転さ
せる回転駆動機構とを備え、前記収容空間に収容した供
試体に対し前記載荷機構から圧縮応力を加えた状態にお
いて前記回転駆動機構で前記第1保持機構と前記第2保
持機構とを相対的に回転させることにより、その供試体
を、その略々中実円盤形状の軸心に略々垂直なせん断面
でせん断し得るようにしてあり、前記載荷機構から供試
体に加わっている圧縮荷重を計測する荷重計測手段と、
供試体をせん断しているときにその供試体に加わってい
るトルクを計測するトルク計測手段とを備えたことを特
徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises an apparatus frame, and a first holding mechanism and a second holding mechanism supported on the apparatus frame so as to face each other. The first holding mechanism and the second holding mechanism each have a concave portion in an opposing portion thereof, and the concave portion of the first holding mechanism and the concave portion of the second holding mechanism form a substantially solid disk-shaped ground. A substantially disk-shaped accommodation space corresponding to the shape of the specimen for accommodating the specimen of the material is defined, and the substantially solid disk-shaped specimen is accommodated in the accommodation space. A loading mechanism for applying a compressive load in the axial direction of the shaft; and a rotation drive mechanism for relatively rotating the first holding mechanism and the second holding mechanism. The rotary drive in a state where a compressive stress is applied from a mechanism; By rotating the first holding mechanism and the second holding mechanism relative to each other, the specimen can be sheared on a shear plane substantially perpendicular to the axis of the substantially solid disk. Load measuring means for measuring a compressive load applied to the specimen from the load mechanism described above,
And a torque measuring means for measuring a torque applied to the specimen when the specimen is sheared.

【0007】また本発明は、前記第1保持機構と前記第
2保持機構とを上下に配置して、供試体の略々中実円盤
形状の軸心方向が上下方向になるようにしたことを特徴
とする。また本発明は、前記第1保持機構は実質的に回
転不能に支持されており、前記載荷機構から該第1保持
機構へ圧縮荷重を加えるようにしてあり、前記第2保持
機構は回転可能且つ実質的に上下方向に不動に支持され
ており、前記回転駆動機構が該第2保持機構を回転させ
るようにしてあることを特徴とする。
Further, the present invention is characterized in that the first holding mechanism and the second holding mechanism are arranged vertically so that the axial direction of the substantially solid disk shape of the specimen is the vertical direction. Features. Further, in the present invention, the first holding mechanism is substantially non-rotatably supported, and a compressive load is applied from the loading mechanism to the first holding mechanism, and the second holding mechanism is rotatable. It is supported substantially immovably in the vertical direction, and the rotation drive mechanism rotates the second holding mechanism.

【0008】また本発明は、前記第1保持機構は、該第
1保持機構の凹部の外周壁を画成し実質的に回転不能に
支持されたリング部材と、該第1保持機構の凹部の底壁
を画成し実質的に回転不能に支持され前記載荷機構から
圧縮荷重が加わる載荷部材とを有し、前記第2保持機構
は、該第2保持機構の凹部の外周壁及び底壁を画成し回
転支持機構に支持された有底容器を有することを特徴と
する。また本発明は、前記載荷機構は、荷重を発生させ
るピストン・シリンダ機構と、該ピストン・シリンダ機
構が発生させた荷重を前記載荷部材へ伝達する荷重伝達
機構とを有し、前記荷重伝達機構は、上下方向に摺動可
能且つ回転不能に前記装置フレームに支持されたスプラ
イン軸を含んでいることを特徴とする。また本発明は、
前記第1保持機構の前記載荷部材に、該載荷部材と供試
体との間でせん断応力を伝達するための摩擦部材を設
け、前記第2保持機構の凹部の底壁に、該底壁と供試体
との間でせん断応力を伝達するための摩擦部材を設けた
ことを特徴とする。
Further, according to the present invention, the first holding mechanism includes a ring member defining an outer peripheral wall of the recess of the first holding mechanism and supported substantially non-rotatably, and a ring member of the recess of the first holding mechanism. A loading member defining a bottom wall, being substantially non-rotatably supported and receiving a compressive load from the loading mechanism, wherein the second holding mechanism is configured to remove the outer peripheral wall and the bottom wall of the concave portion of the second holding mechanism. It has a bottomed container defined and supported by a rotation support mechanism. Further, according to the present invention, the load mechanism has a piston / cylinder mechanism for generating a load, and a load transmission mechanism for transmitting the load generated by the piston / cylinder mechanism to the load member, wherein the load transmission mechanism is And a spline shaft supported on the apparatus frame so as to be slidable and non-rotatable in a vertical direction. The present invention also provides
The loading member of the first holding mechanism is provided with a friction member for transmitting a shear stress between the loading member and the specimen, and the bottom wall of the concave portion of the second holding mechanism is provided with the bottom wall. It is characterized in that a friction member for transmitting shear stress between the sample and the sample is provided.

【0009】また本発明は、前記荷重伝達機構の荷重伝
達経路中の、前記スプライン軸と前記ピストン・シリン
ダ機構との間に前記荷重計測手段を介装し、前記スプラ
イン軸と前記載荷部材との間に前記トルク計測手段を介
装したことを特徴とする。また本発明は、供試体の軸心
方向の変形量を計測する変形量計測手段と、前記第1保
持機構と前記第2保持機構との間の相対的回転量を計測
する回転量計測手段とを備えたことを特徴とする。また
本発明は、前記第1保持機構と前記第2保持機構とに保
持された供試体を含浸する液体を貯留する収容体を備え
たことを特徴とする。また本発明は、前記第1保持機構
と前記第2保持機構との間の間隔を調整する調整機構を
有していることを特徴とする。
[0009] The present invention also provides a load transmitting device, wherein the load measuring means is interposed between the spline shaft and the piston / cylinder mechanism in a load transmitting path of the load transmitting mechanism, and the load measuring means is provided between the spline shaft and the load member. It is characterized in that the torque measuring means is interposed therebetween. The present invention also provides a deformation amount measuring means for measuring an amount of deformation of the specimen in the axial direction, a rotation amount measuring means for measuring a relative rotation amount between the first holding mechanism and the second holding mechanism, It is characterized by having. Further, the present invention is characterized in that a container for storing a liquid impregnating the specimen held by the first holding mechanism and the second holding mechanism is provided. Further, the present invention is characterized in that it has an adjusting mechanism for adjusting a distance between the first holding mechanism and the second holding mechanism.

【0010】また本発明は、略々中実円盤形状の地盤材
料の供試体を、該供試体の形状に対応した略々円盤形状
の収容空間を画成している第1保持機構及び第2保持機
構によって保持し、前記収容空間に収容した前記供試体
に対しその略々中実円盤形状の軸心方向に圧縮荷重を加
えた状態で前記第1保持機構と前記第2保持機構とを相
対的に回転させることにより、該供試体を、その略々中
実円盤形状の軸心に略々垂直なせん断面でせん断し、前
記供試体がせん断された状態において、該供試体に加わ
っている圧縮荷重とトルクとを計測し、圧縮荷重の計測
値とトルクの計測値とから前記供試体の残留強度を求め
ることを特徴とする。また本発明は、前記供試体の外周
部における軸心回り方向のせん断変位を2分の1した値
を該供試体の平均せん断変位として用いることを特徴と
する。また本発明は、前記供試体のせん断面に加わって
いるせん断応力が略々一様と見なせるように前記第1保
持機構と前記第2保持機構との相対回転量を充分大きく
することを特徴とする。
[0010] The present invention also provides a specimen of a substantially solid disk-shaped ground material, a first holding mechanism and a second holding mechanism defining a substantially disk-shaped accommodating space corresponding to the shape of the specimen. The first holding mechanism and the second holding mechanism are relatively held in a state where a compressive load is applied to the specimen held in the housing space in the axial direction of the substantially solid disk shape held by the holding space. By rotating the specimen, the specimen is sheared on a shear plane substantially perpendicular to the axis of the substantially solid disk, and the specimen is joined to the specimen in a sheared state. It is characterized in that the compressive load and the torque are measured, and the residual strength of the specimen is obtained from the measured value of the compressed load and the measured value of the torque. Further, the present invention is characterized in that a value obtained by halving a shear displacement in a direction around an axis at an outer peripheral portion of the specimen is used as an average shear displacement of the specimen. Further, the present invention is characterized in that the relative rotation amount between the first holding mechanism and the second holding mechanism is sufficiently large so that the shear stress applied to the shear surface of the specimen can be regarded as substantially uniform. I do.

【0011】本発明の地盤材料のせん断試験装置ないし
試験方法において、略々中実円盤形状の供試体の両端部
を第1、第2の保持部材にて保持した状態で、供試体の
軸方向に載荷機構によって荷重を印加し、圧密させる。
そして、圧密終了後、載荷機構による荷重を一定に保ち
ながら、回転駆動機構によって供試体にトルクを与え、
供試体を各保持部材の間隙部分の軸回り断面で強制的に
せん断変形させる。この場合、最初はせん断変位の増加
に伴いせん断応力が増加し、最大値に達した後に低下す
る。これにより供試体の中途部にせん断面が形成され、
さらに継続的に回転変位を与えることにより、せん断面
を境にして両側の供試体の分割体が互いに滑った状態の
一定せん断応力(残留せん断応力)状態を得る。このよ
うに、十分なせん断変形を与えることにより、略々中実
円盤形状の供試体に大きなせん断変形を与えた状態で最
大強度や残留強度を有効に求めることができる。
In the shear test apparatus or method for a ground material according to the present invention, in a state where both ends of a substantially solid disk-shaped specimen are held by first and second holding members, the axial direction of the specimen is A load is applied by a loading mechanism to the consolidation.
After the consolidation, while applying a constant load by the loading mechanism, a torque is applied to the specimen by the rotation drive mechanism,
The specimen is forcibly shear-deformed at the cross section around the axis of the gap between the holding members. In this case, the shear stress initially increases as the shear displacement increases, and then decreases after reaching a maximum value. This forms a shear surface in the middle of the specimen,
Further, by applying the rotational displacement continuously, a constant shear stress (residual shear stress) state in which the divided bodies of the specimens on both sides slide on each other with respect to the shear plane is obtained. Thus, by giving sufficient shear deformation, it is possible to effectively obtain the maximum strength and residual strength in a state where large shear deformation is applied to a substantially solid disk-shaped specimen.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に、本発明における地盤材料の
せん断試験装置の実施の形態例について説明する。図1
は、本発明による地盤材料のせん断試験装置の全体的な
構成例を示す断面図である。この地盤材料のせん断試験
装置は、装置フレーム100に組み立てられたものであ
り、装置フレーム100は、底部に配置されるベース部
102上に複数の支柱104を立設し、この支柱104
に中段板部106と上段板部108を架設したものであ
る。また、上段板部108の上には、載荷フレーム11
0が設けられている。この載荷フレーム110は、上段
板部108に複数の支柱112を立設し、この支柱11
2の上端部に取付け板114を設けたものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, an embodiment of a ground material shear test apparatus according to the present invention will be described. FIG.
1 is a cross-sectional view showing an example of the overall configuration of a ground material shear test device according to the present invention. This ground material shear test apparatus is assembled on an apparatus frame 100. The apparatus frame 100 has a plurality of columns 104 standing on a base 102 arranged at the bottom.
The middle plate portion 106 and the upper plate portion 108 are provided on the lower plate. The loading frame 11 is placed on the upper plate 108.
0 is provided. In this loading frame 110, a plurality of columns 112 are erected on the upper plate portion 108, and the columns 11
2 is provided with a mounting plate 114 at the upper end.

【0013】また、本試験装置に用いる供試体200
は、肉厚の中実円盤形状のものであって、装置フレーム
100上に支持された第1保持機構201と第2保持機
構203とによって保持される。第1保持機構201と
第2保持機構203とは、互いに対向して装置フレーム
100に支持されており、それらの対向部に夫々に凹部
を有し、第1保持機構201の凹部と第2保持機構20
3の凹部とで、供試体200を収容するための、供試体
200の形状に対応した円盤形状の収容空間が画成され
ている。そして、第1保持機構201と第2保持機構2
03とを上下に配置して、供試体200の略々中実円盤
形状の軸心方向が上下方向になるようにしている。第1
保持機構201は、この第1保持機構の凹部の外周壁を
画成し回転不能に支持された上側のせん断リング部材2
10を含んでおり、このせん断リング部材210は、中
実円盤形状の供試体200の外周形状に対応した環状に
形成されており、供試体200の上端部側の外周面に密
着する状態で装着されている。このせん断リング部材2
10は、中段板部106の下面に垂下された複数の内側
支柱212に環状の固定板214を取付け、この固定板
214の下面にせん断リング部材210がねじ止めによ
り取り付けられている。このせん断リング部材210の
ネジ止め構造は、供試体200を挟んで対角線上に配置
された固定ネジ216と調整ネジ218によるものであ
り、特に調整ネジ218を用いて上下のせん断リング部
材210、240の間隙を上面からの締め付け作業によ
って調整できるようになっている。
A test piece 200 used in the test apparatus
Is a thick solid disk, and is held by a first holding mechanism 201 and a second holding mechanism 203 supported on the apparatus frame 100. The first holding mechanism 201 and the second holding mechanism 203 are supported by the apparatus frame 100 so as to face each other, and each of the facing portions has a concave portion. Mechanism 20
With the three concave portions, a disk-shaped accommodation space corresponding to the shape of the specimen 200 for accommodating the specimen 200 is defined. Then, the first holding mechanism 201 and the second holding mechanism 2
03 is arranged vertically so that the axis direction of the substantially solid disk shape of the specimen 200 is the up and down direction. First
The holding mechanism 201 defines an outer peripheral wall of the concave portion of the first holding mechanism, and is an upper non-rotatably supported shear ring member 2.
10, the shear ring member 210 is formed in an annular shape corresponding to the outer peripheral shape of the solid disk-shaped specimen 200, and is mounted in a state of being in close contact with the outer peripheral surface on the upper end side of the specimen 200. Have been. This shear ring member 2
Reference numeral 10 denotes an annular fixed plate 214 attached to a plurality of inner supports 212 hanging down from the lower surface of the middle plate portion 106, and a shear ring member 210 is attached to the lower surface of the fixed plate 214 by screwing. The screwing structure of the shear ring member 210 is based on a fixing screw 216 and an adjusting screw 218 arranged diagonally across the specimen 200. In particular, the upper and lower shear ring members 210 and 240 are adjusted using the adjusting screw 218. Can be adjusted by tightening work from above.

【0014】一方、第2保持機構203は、この第2保
持機構の凹部242の外周壁及び底壁を画成する有底容
器として形成された下側のリング部材240を含んでお
り、このリング部材240は、供試体200の下端面か
ら下端部側の外周面にわたる部分に密着する状態で供試
体200の下端部を受け止めている。また、せん断リン
グ部材240の凹部242の底面には、せん断応力を伝
達するための摩擦部材であるポーラスストーン246が
設けられている。さらに、このせん断リング部材240
の凹部242には、供試体200の内部気体や液体を逃
がすための逃げ孔248が形成されている。
On the other hand, the second holding mechanism 203 includes a lower ring member 240 formed as a bottomed container that defines an outer peripheral wall and a bottom wall of the concave portion 242 of the second holding mechanism. The member 240 receives the lower end portion of the test piece 200 in a state in which it is in close contact with a portion extending from the lower end face of the test piece 200 to the outer peripheral surface on the lower end side. Further, on the bottom surface of the concave portion 242 of the shear ring member 240, a porous stone 246, which is a friction member for transmitting shear stress, is provided. Further, the shear ring member 240
The recess 242 has an escape hole 248 for allowing gas or liquid inside the specimen 200 to escape.

【0015】そして、せん断リング部材240は、装置
フレーム100のベース部102上に回転自在に軸支さ
れた回転支持機構によって支持されている。この回転支
持機構は、ベース部102に設けたリニアモーションベ
アリング250によってガイドされた回転軸252と、
この回転軸252に一体に設けられ、前記ベース部10
2に設けた上下2段の平面スラスト軸受け部254、2
56によって回転自在にガイドされた回転板258とを
有し、この回転板258の上に受け部材としてのベデス
タル260を固着し、さらにこのベデスタル260の上
にせん断リング部材240を固着したものである。ま
た、回転板258とベデスタル260の間には、ウォー
ムホイール262が一体に設けられている。回転軸25
2および回転板258は、リニアモーションベアリング
250および平面スラスト軸受け部254、256によ
ってガイドされ、高精度の芯だし状態で、かつ正確な軌
道で回転するものとなっている。
The shear ring member 240 is supported by a rotation support mechanism rotatably supported on the base 102 of the apparatus frame 100. The rotation support mechanism includes a rotation shaft 252 guided by a linear motion bearing 250 provided on the base portion 102;
The rotating shaft 252 is provided integrally with the base portion 10.
2 is provided with two upper and lower plane thrust bearing portions 254, 2
And a rotating plate 258 guided rotatably by 56. A pedestal 260 as a receiving member is fixed on the rotating plate 258, and a shear ring member 240 is further fixed on the pedestal 260. . A worm wheel 262 is provided integrally between the rotating plate 258 and the pedestal 260. Rotating shaft 25
2 and the rotating plate 258 are guided by the linear motion bearing 250 and the planar thrust bearing portions 254 and 256, and rotate in a highly accurate centering state and an accurate trajectory.

【0016】また、ベデスタル260は、ウォームホイ
ール262を介して回転板258に複数の固定ネジ26
4によって固定されている。そして、ウォームホイール
262は、ベース部102上に設けられた駆動モータ2
66によって回転駆動されるウォームギア268に齒合
している。したがって、駆動モータ266の駆動力によ
って、ウォームギア268、ウォームホイール262を
介してせん断リング部材240を一体に回転することに
より、供試体200に強制的なせん断変形を与えるもの
である。また、ベデスタル260は、円盤テーブル状に
形成されており、その上面にせん断リング部材240が
固定ネジ270によって固定されている。
The pedestal 260 is connected to a rotating plate 258 via a worm wheel 262 by a plurality of fixing screws 26.
4 fixed. The worm wheel 262 is connected to the drive motor 2 provided on the base 102.
The gear 66 meshes with a worm gear 268 that is driven to rotate. Therefore, the shear force is applied to the specimen 200 by integrally rotating the shear ring member 240 via the worm gear 268 and the worm wheel 262 by the driving force of the drive motor 266. Further, the pedestal 260 is formed in a disk table shape, and a shear ring member 240 is fixed to an upper surface thereof by a fixing screw 270.

【0017】また、ベデスタル260の上面外周部に
は、環状の容器片272が固着されている。この容器片
272は、ベデスタル260より上方に延びて、供試体
200や上側のせん断リング部材210等の周囲を包囲
する状態で設けられている。この容器片272とベデス
タル260の上面とによって、供試体200を含浸する
液体を貯留するための収容体である水槽274が形成さ
れている。この水槽274に適宜水等を貯留することに
より、例えば水中下に置かれた地盤の試験を行う場合
に、供試体200を原位置に近い状態に置くことができ
る。また、ベデスタル260の外周部には、回転角計2
80が配置されている。この回転角計280は、ベデス
タル260の外周部に接触して回転する回転体の回転量
をロータリエンコーダ等によって読み取ることにより、
ベデスタル260の外周部における変位量を計測し、こ
の計測値よりせん断リング部材240の回転角を算出す
るものである。
An annular container piece 272 is fixed to the outer periphery of the upper surface of the pedestal 260. The container piece 272 extends upward from the pedestal 260 and is provided so as to surround the specimen 200, the upper shear ring member 210, and the like. The container piece 272 and the upper surface of the pedestal 260 form a water tank 274 that is a container for storing the liquid impregnating the specimen 200. By appropriately storing water or the like in the water tank 274, for example, when a test of a ground placed under water is performed, the specimen 200 can be placed in a state close to the original position. A rotation angle meter 2 is provided on the outer periphery of the pedestal 260.
80 are arranged. The rotation angle meter 280 reads the amount of rotation of the rotating body that rotates in contact with the outer peripheral portion of the pedestal 260 by using a rotary encoder or the like.
The displacement amount at the outer peripheral portion of the pedestal 260 is measured, and the rotation angle of the shear ring member 240 is calculated from the measured value.

【0018】また、供試体200の上方には、この供試
体200に垂直荷重を載荷するための載荷機構が設けら
れている。この載荷機構は、供試体200の上端面を押
圧する載荷部材としてのキャップ302に連結してお
り、このキャップ302の上面に連結された載荷ロッド
304と、この載荷ロッド304の上端にトルク計30
6を介して連結されるスプライン軸308と、このスプ
ライン軸308の上端に圧力計310を介して連結され
るピストンロッド312と、このピストンロッド312
を作動する空圧シリンダ314とを有している。キャッ
プ302は、機能的には第1保持機構201の一部を成
すのもであり、即ち、第1保持機構201の凹部の底壁
を画成しており、スプライン軸308に連結されている
ため実質的に回転不能に支持されている(実際には、ス
プライン軸308とキャップ302との間に介装されて
いるトルク計306の動作に伴って僅かに回転するが、
その回転量は非常に小さい)。キャップ302は、供試
体200の上端面形状に対応する円形端面部316を有
し、この円形端面部316をせん断リング部材210の
中央開口部に臨ませる状態で供試体200の上端面に当
接させている。また、キャップ302の円形端面部31
6には、せん断応力を伝達するための摩擦部材であるポ
ーラスストーン318が設けられている。さらに、この
キャップ302には、供試体200の内部気体や液体を
逃がすための逃げ孔320が形成されている。
A loading mechanism for loading a vertical load on the specimen 200 is provided above the specimen 200. The loading mechanism is connected to a cap 302 serving as a loading member that presses the upper end surface of the specimen 200. A loading rod 304 connected to the upper surface of the cap 302 and a torque meter 30 are attached to the upper end of the loading rod 304.
6, a piston rod 312 connected to the upper end of the spline shaft 308 via a pressure gauge 310, and a piston rod 312
And a pneumatic cylinder 314 that operates. The cap 302 functionally forms a part of the first holding mechanism 201, that is, defines the bottom wall of the concave portion of the first holding mechanism 201, and is connected to the spline shaft 308. Therefore, it is substantially non-rotatably supported (actually, it slightly rotates with the operation of the torque meter 306 interposed between the spline shaft 308 and the cap 302,
The amount of rotation is very small). The cap 302 has a circular end surface 316 corresponding to the shape of the upper end surface of the specimen 200, and abuts on the upper end surface of the specimen 200 with the circular end surface 316 facing the central opening of the shear ring member 210. Let me. In addition, the circular end surface portion 31 of the cap 302
6 is provided with a porous stone 318 which is a friction member for transmitting shear stress. Further, the cap 302 has an escape hole 320 for allowing the gas or liquid inside the specimen 200 to escape.

【0019】また、載荷ロッド304は、中段板部10
6に設けたストロークベアリング322に支持されてお
り、下端部が前記キャップ302に設けた連結部302
Aに連結され、上端部がトルク計306に設けた下側コ
ネクタ306Bに連結されている。また、載荷ロッド3
04には、ストロークベアリング322の上側に位置し
てストッパ324が取付けられており、載荷ロッド30
4の移動位置を適宜ロックできるようになっている。ま
た、スプライン軸308は、上段板部108に設けたス
プライン軸受け326に支持されている。すなわち、ス
プライン軸受け326は、上段板部108にネジ止めに
よって取り付けられており、スプライン軸308は軸回
りの移動を規制された状態で支持されている。また、ス
プライン軸308は、上端部が圧力計310の連結部3
10Aに連結され、下端部がトルク計306に設けた上
側コネクタ306Aに連結されている。
The loading rod 304 is mounted on the middle plate 10.
6 is supported by a stroke bearing 322 provided in the cap 302, and a lower end of the connecting portion 302 is provided in the cap 302.
A, and the upper end is connected to a lower connector 306B provided on the torque meter 306. In addition, loading rod 3
04 is provided with a stopper 324 located above the stroke bearing 322.
4 can be appropriately locked. The spline shaft 308 is supported by a spline bearing 326 provided on the upper plate portion 108. That is, the spline bearing 326 is attached to the upper plate portion 108 by screwing, and the spline shaft 308 is supported in a state in which movement around the axis is restricted. The upper end of the spline shaft 308 is connected to the connecting portion 3 of the pressure gauge 310.
10A, and the lower end is connected to an upper connector 306A provided on the torque meter 306.

【0020】また、空圧シリンダ314は、載荷フレー
ム110の取付け板114の上面に設けられており、ピ
ストンロッド312は空圧シリンダ314から下方に垂
下され、圧力計310に連結されている。空圧シリンダ
314のピストンヘッド332の後方室には、精密レギ
ュレータ330により制御された空気圧PO が供給さ
れ、ピストンヘッド332の前方室には、一定空気圧P
S が付与されている。したがって、精密レギュレータ3
30によって空気圧を高く制御することにより、ピスト
ンヘッド332およびピストンロッド312を前進させ
て下方向への押圧力として作用させることができる。ま
た、精密レギュレータ330によって空気圧を低く制御
することにより、ピストンヘッド332およびピストン
ロッド312を後退させることができる。
The pneumatic cylinder 314 is provided on the upper surface of the mounting plate 114 of the loading frame 110, and the piston rod 312 is hung downward from the pneumatic cylinder 314 and connected to the pressure gauge 310. The air pressure P O controlled by the precision regulator 330 is supplied to the rear chamber of the piston head 332 of the pneumatic cylinder 314, and the constant air pressure P O is supplied to the front chamber of the piston head 332.
S is given. Therefore, precision regulator 3
By controlling the air pressure to be high by 30, the piston head 332 and the piston rod 312 can be advanced to act as a downward pressing force. By controlling the air pressure to be low by the precision regulator 330, the piston head 332 and the piston rod 312 can be retracted.

【0021】また、このような空圧シリンダ314の押
圧力(垂直荷重P)は、圧力計310によって測定され
る。また、スプライン軸308と載荷ロッド304の間
に作用するトルクTは、トルク計306によって測定さ
れる。なお、スプライン軸308と上側コネクタ306
Aとの連結部、および、載荷ロッド304と下側コネク
タ306Bとの連結部は、適正にトルクを伝達するため
に回転方向のガタが生じないような、例えばキーを埋め
込むなどの構造となっている。また、下側コネクタ30
6Bに設けた取付け片334と装置フレーム100との
間には、変位計336が架設されており、載荷ロッド3
04の垂直方向の変位、すなわち、供試体200の垂直
方向の変形(高さ変位△H)が測定される。
The pressing force (vertical load P) of the pneumatic cylinder 314 is measured by the pressure gauge 310. The torque T acting between the spline shaft 308 and the loading rod 304 is measured by a torque meter 306. The spline shaft 308 and the upper connector 306
A and the connecting portion between the loading rod 304 and the lower connector 306B have a structure in which, for example, a key is embedded so that there is no play in the rotational direction in order to properly transmit torque. I have. Also, the lower connector 30
A displacement gauge 336 is installed between the mounting piece 334 provided on the 6B and the apparatus frame 100, and the loading rod 3
04, that is, the vertical deformation (height displacement ΔH) of the specimen 200 is measured.

【0022】以上の構成によれば、第1保持機構201
は実質的に回転不能に支持されており、載荷機構から第
1保持機構201へ圧縮荷重が加えられ、一方、第2保
持機構203は回転可能且つ実質的に上下方向に不動に
支持されており、駆動モータ206がこの第2保持機構
203を回転させる。そのため、第1保持機構201と
第2保持機構203とによって画成された収容空間に収
容した供試体200に対し、載荷機構から圧縮応力を加
えた状態で、駆動モータ206の駆動力で第1保持機構
201と第2保持機構203とを相対的に回転させるこ
とにより、その供試体200を、その略々中実円盤形状
の軸心に略々垂直なせん断面でせん断することができ
る。
According to the above configuration, the first holding mechanism 201
Is substantially non-rotatably supported, and a compressive load is applied from the loading mechanism to the first holding mechanism 201, while the second holding mechanism 203 is rotatably and substantially vertically immovably supported. Then, the drive motor 206 rotates the second holding mechanism 203. Therefore, the test specimen 200 accommodated in the accommodation space defined by the first holding mechanism 201 and the second holding mechanism 203 is subjected to the first force by the driving force of the drive motor 206 while applying a compressive stress from the loading mechanism. By rotating the holding mechanism 201 and the second holding mechanism 203 relatively, the specimen 200 can be sheared on a shear plane substantially perpendicular to the axis of the substantially solid disk.

【0023】次に、以上のような構成のせん断試験装置
によってせん断試験を行う場合の操作手順と作用につい
て図2〜図9を参照して説明する。まず、供試体200
をせん断試験装置に以下のように設置する。最初に図2
に示すように、下側のせん断リング部材240を所定の
位置に固定する。この際、図示しないロック機構によ
り、せん断リング部材240の回転を規制した状態で保
持する。
Next, an operation procedure and an operation when a shear test is performed by the shear test apparatus having the above configuration will be described with reference to FIGS. First, the specimen 200
Is installed in a shear test apparatus as follows. First Figure 2
As shown in FIG. 7, the lower shear ring member 240 is fixed at a predetermined position. At this time, the rotation of the shear ring member 240 is held in a state of being restricted by a lock mechanism (not shown).

【0024】次に、上側のせん断リング部材210を隙
間調整ネジ218により下側のせん断リング部材240
との隙間△を適切な間隔に保持するように調整した後、
固定ネジ216によりせん断リング部材210を固定板
214に固定する。次に、図3に示すように、中実円盤
形状の供試体200を、上方から、上下のせん断リング
部材210、240の中へ収納し、これによって供試体
200が、第1保持機構及び第2保持機構によって画成
される収容空間内に収容される。そして、図4に示すよ
うに、供試体200に垂直荷重Pを与えるための載荷ロ
ッド304に取り付けたキャップ302を供試体200
の上端面に設置する。
Next, the upper shear ring member 210 is connected to the lower shear ring member 240 by a gap adjusting screw 218.
After adjusting to keep the gap と with the appropriate interval,
The shear ring member 210 is fixed to the fixing plate 214 by the fixing screw 216. Next, as shown in FIG. 3, the solid disk-shaped specimen 200 is housed from above into the upper and lower shear ring members 210, 240, whereby the specimen 200 is moved to the first holding mechanism and the second holding mechanism. 2 is accommodated in the accommodation space defined by the holding mechanism. Then, as shown in FIG. 4, a cap 302 attached to a loading rod 304 for applying a vertical load P to the specimen 200 is provided.
Installed on the top surface of

【0025】次に、下側のせん断リング部材240の回
転規制を解除し、供試体200の上端面に所定の垂直荷
重Pを空圧シリンダ314により加え、圧密させる。こ
の後、原位置における地盤の状態を考慮して、必要に応
じて、水槽274内に水を入れる。そして、圧密終了
後、垂直荷重を一定に保ちながら、下側のせん断リング
部材240を所定の変位速度になるように駆動モータ2
66の回転速度を設定して供試体200に強制的なせん
断変位を加える。このとき、図5に示すように、供試体
200に加えたトルクT、垂直荷重P、回転角度θ、高
さ変位△Hを測定する。このような試験において、せん
断を開始すると、図6に示すように、せん断変位の増加
とともに、せん断応力が増加し、最大値に達した後に低
下する。そして、供試体200の上下間にせん断面が形
成され、せん断面を境にして互いに滑った状態の一定せ
ん断応力(残留せん断応力)になるまで継続する。
Next, the rotation regulation of the lower shear ring member 240 is released, and a predetermined vertical load P is applied to the upper end surface of the specimen 200 by the pneumatic cylinder 314 to consolidate. Thereafter, water is poured into the water tank 274 as necessary in consideration of the state of the ground at the original position. After the consolidation, while maintaining the vertical load constant, the drive motor 2 is driven to move the lower shear ring member 240 to a predetermined displacement speed.
A rotational speed of 66 is set to apply a forcible shear displacement to the specimen 200. At this time, as shown in FIG. 5, the torque T applied to the specimen 200, the vertical load P, the rotation angle θ, and the height displacement ΔH are measured. In such a test, when shearing is started, as shown in FIG. 6, as the shear displacement increases, the shear stress increases, and decreases after reaching the maximum value. Then, a shear surface is formed between the upper and lower sides of the test piece 200, and the operation is continued until a constant shear stress (residual shear stress) slips on the shear surface.

【0026】ここで、本例の地盤材料のせん断試験にお
ける供試体200のせん断応力、せん断変位を求める場
合の注意点について説明する。まず、供試体200に回
転によるせん断変位を与えたときの半径方向のせん断変
位の分布は、図7(a)に示すように、一様ではなく、
半径に比例した分布をしており、中心はゼロである。こ
のため供試体200のせん断変位を求めるには、何らか
の仮定が必要である。先ず、本例では、供試体200の
せん断変位量として、せん断面の全域において平均した
平均変位dを使用するようにしている。この平均変位d
は、供試体200の外周部の変位をd0 とするならば、 d=d0 /2 で表される。更に、この外周部の変位d0 は、第2保持
機構203の回転角度θと供試体200の直径Dとを用
いて、 d0 =(D/2)・(π・θ/180) で表される。
Here, points to be considered when calculating the shear stress and the shear displacement of the specimen 200 in the shear test of the ground material of the present embodiment will be described. First, the distribution of shear displacement in the radial direction when a shear displacement due to rotation is given to the specimen 200 is not uniform, as shown in FIG.
The distribution is proportional to the radius, and the center is zero. For this reason, some assumptions are required to determine the shear displacement of the specimen 200. First, in this example, the average displacement d averaged over the entire shear plane is used as the shear displacement amount of the specimen 200. This average displacement d
Is the displacement of the outer peripheral portion of the specimen 200 if the d 0, is represented by d = d 0/2. Further, the displacement d 0 of the outer peripheral portion is expressed as d 0 = (D / 2) · (π · θ / 180) using the rotation angle θ of the second holding mechanism 203 and the diameter D of the specimen 200. Is done.

【0027】また、せん断応力はせん断変位量に左右さ
れ、しかもせん断応力とせん断変位との関係は一般的に
非線形であるため、せん断応力の半径方向の分布も一般
的には非線形になる。測定されたトルクTからせん断応
力τを求めるには、このせん断応力の半径方向の分布を
知る必要があるが、これを知ることは容易ではない。そ
こで本例では、せん断変位が充分に大きくなった後に
は、せん断応力が残留せん断応力となって略々一定値に
落ち着くことを利用し、第2保持機構203の回転角度
θを充分に大きくすることで、供試体200の上半分と
下半分とが、それらの間に形成されるせん断面を境とし
て滑っている状態を発生させ、それによって、そのせん
断面の略々全域において略々一様な応力分布が得られる
ようにしている。せん断応力がせん断面の全域において
一様な分布を成す場合には、トルクTとせん断応力τと
の関係は次式で表される。
Further, the shear stress depends on the amount of shear displacement, and since the relationship between shear stress and shear displacement is generally nonlinear, the distribution of shear stress in the radial direction is also generally nonlinear. To determine the shear stress τ from the measured torque T, it is necessary to know the distribution of the shear stress in the radial direction, but this is not easy to know. Therefore, in this example, the rotation angle θ of the second holding mechanism 203 is made sufficiently large by utilizing the fact that after the shear displacement becomes sufficiently large, the shear stress becomes a residual shear stress and settles to a substantially constant value. This causes a state in which the upper half and the lower half of the specimen 200 slide on the shear surface formed between them, whereby a substantially uniform area is formed over substantially the entire shear surface. The stress distribution should be as high as possible. When the shear stress has a uniform distribution over the entire shear plane, the relationship between the torque T and the shear stress τ is expressed by the following equation.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】この式から、 τ=12・T/(π・D3 ) が得られる。From this equation, τ = 12 · T / (π · D 3 ) is obtained.

【0030】ところで、この仮定は、せん断変位が小さ
い段階では、正確さに欠ける。したがって、従来のリン
グせん断試験は、このようなせん断変位やせん断応力の
半径方向の分布の非一様性による影響を軽減するため
に、図9に示すようなドーナツ状の供試体を用いている
が、このような供試体は作成が困難であり、また、試験
装置の構造や操作も煩雑である。そこで、本例のせん断
試験装置では、大きなせん断変位を与えることを前提と
して上述のような仮定を設けることにより、略々中実円
盤形状の供試体200を用いたせん断試験が可能とな
り、低コストで実用性の高い簡易なせん断試験を提供す
るものである。
By the way, this assumption lacks accuracy when the shear displacement is small. Therefore, the conventional ring shear test uses a donut-shaped specimen as shown in FIG. 9 in order to reduce the influence of such non-uniform distribution of the shear displacement and the shear stress in the radial direction. However, it is difficult to prepare such a specimen, and the structure and operation of the test apparatus are complicated. Therefore, in the shear test apparatus of the present example, by providing the above assumption on the assumption that a large shear displacement is given, a shear test using a substantially solid disk-shaped specimen 200 becomes possible, and low cost is obtained. The purpose of the present invention is to provide a simple and practical shear test.

【0031】そして、以上のような試験を、供試体20
0に加える垂直荷重Pの大きさを変えて3供試体以上繰
り返して行い、図8に示すように、各垂直応力レベル
(σN1、σN2、σN3、……)における最大のせん断応
力、残留せん断応力からそれぞれ最大強度パラメータ、
残留強度パラメータを求める。以上のようにして、供試
体200における大きなせん断変形状態での最大強度や
残留強度を有効に求めることができる。
Then, the test described above was performed on the test piece 20.
The test was repeated three times or more while changing the magnitude of the vertical load P applied to 0, and as shown in FIG. 8, the maximum shear stress at each vertical stress level (σ N1 , σ N2 , σ N3 ,...) The maximum strength parameter from the residual shear stress,
Find the residual strength parameter. As described above, the maximum strength and the residual strength in the large shear deformation state of the specimen 200 can be effectively obtained.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の地盤材料
のせん断試験装置ないし方法では、略々中実円盤形状の
供試体を採用しており、この供試体を第1保持機構及び
第2保持機構によって画成された収容空間に収容する。
そして、その供試体に対して、その略々中実円盤形状の
軸心方向に圧縮荷重を加えた状態で、第1保持機構と第
2保持機構とを相対的に回転させて、その供試体を、そ
の略々中実円盤形状の軸心に略々垂直なせん断面でせん
断することによって、せん断試験を行うようにしてい
る。したがって、本発明の地盤材料のせん断試験装置な
いし方法によれば、略々中実円盤形状の供試体を用いて
せん断試験を行うことから、供試体の作成、準備が非常
に簡単になり、また、試験装置の構造も非常に簡単にす
ることができ、また試験操作も非常に簡単になる。よっ
て、地盤材料の残留せん断強度を求めることが可能なせ
ん断試験を安価な装備で、かつ簡単な試験方法により実
施できるという効果がある。
As described above, the apparatus and method for testing the shear of a ground material according to the present invention employs a specimen having a substantially solid disk shape, and the specimen is provided with the first holding mechanism and the second holding mechanism. It is stored in the storage space defined by the holding mechanism.
Then, the first holding mechanism and the second holding mechanism are relatively rotated while a compressive load is applied to the specimen in the axial direction of the substantially solid disk, and the specimen is rotated. Is sheared by a shear plane substantially perpendicular to the axis of the substantially solid disk. Therefore, according to the ground material shear test apparatus or method of the present invention, since the shear test is performed using a substantially solid disk-shaped specimen, the preparation and preparation of the specimen are greatly simplified, and Also, the structure of the test apparatus can be made very simple, and the test operation becomes very simple. Therefore, there is an effect that a shear test capable of obtaining the residual shear strength of the ground material can be performed with a cheap equipment and a simple test method.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による地盤材料のせん断試験装置の構成
例を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a ground material shear test apparatus according to the present invention.

【図2】図1に示す地盤材料のせん断試験装置における
リングせん断部材の構造を示す断面図である。
2 is a cross-sectional view showing a structure of a ring shear member in the ground material shear test device shown in FIG.

【図3】図1に示す地盤材料のせん断試験装置におい
て、リングせん断部材に供試体を設置した状態を示す断
面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a test piece is installed on a ring shear member in the ground material shear test apparatus shown in FIG.

【図4】図1に示す地盤材料のせん断試験装置におい
て、リングせん断部材に設置した供試体にキャップを設
置した状態を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where a cap is installed on a test piece installed on a ring shear member in the ground material shear test apparatus shown in FIG.

【図5】図1に示す地盤材料のせん断試験装置に用いる
供試体の形状を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the shape of a test piece used in the ground material shear test apparatus shown in FIG.

【図6】図1に示す地盤材料のせん断試験装置における
せん断応力の遷移を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing a transition of shear stress in the ground material shear test apparatus shown in FIG.

【図7】供試体におけるせん断変形とせん断応力の分布
を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing distribution of shear deformation and shear stress in a specimen.

【図8】図1に示す地盤材料のせん断試験装置における
試験結果例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing an example of a test result in the ground material shear test device shown in FIG.

【図9】従来のドーナツ状供試体におけるせん断変形と
せん断応力の分布状態を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a distribution state of shear deformation and shear stress in a conventional donut-shaped specimen.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 装置フレーム 110 載荷フレーム 200 供試体 201 第1保持機構 203 第2保持機構 210、240 せん断リング部材 242 凹部 246、318 ポーラスストーン 260 ベデスタル 262 ウォームホイール 266 駆動モータ 268 ウォームギア 274 水槽 280 回転角計 302 キャップ 304 載荷ロッド 306 トルク計 308 スプライン軸 310 圧力計 312 ピストンロッド 314 空圧シリンダ REFERENCE SIGNS LIST 100 device frame 110 loading frame 200 specimen 201 first holding mechanism 203 second holding mechanism 210, 240 shear ring member 242 recess 246, 318 porous stone 260 pedestal 262 worm wheel 266 drive motor 268 worm gear 274 water tank 280 tachometer 302 cap 304 Loading rod 306 Torque gauge 308 Spline shaft 310 Pressure gauge 312 Piston rod 314 Pneumatic cylinder

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 装置フレームと、該装置フレーム上に互
いに対向して支持された第1保持機構及び第2保持機構
とを備え、 前記第1保持機構と前記第2保持機構とは、それらの対
向部に夫々に凹部を有し、前記第1保持機構の凹部と前
記第2保持機構の凹部とで、略々中実円盤形状の地盤材
料の供試体のを収容するための、その供試体の形状に対
応した略々円盤形状の収容空間が画成されており、 前記収容空間に収容した供試体に対しその略々中実円盤
形状の軸心方向に圧縮荷重を加える載荷機構と、前記第
1保持機構と前記第2保持機構とを相対的に回転させる
回転駆動機構とを備え、 前記収容空間に収容した供試体に対し前記載荷機構から
圧縮応力を加えた状態において前記回転駆動機構で前記
第1保持機構と前記第2保持機構とを相対的に回転させ
ることにより、その供試体を、その略々中実円盤形状の
軸心に略々垂直なせん断面でせん断し得るようにしてあ
り、 前記載荷機構から供試体に加わっている圧縮荷重を計測
する荷重計測手段と、供試体をせん断しているときにそ
の供試体に加わっているトルクを計測するトルク計測手
段とを備えた、 ことを特徴とする土質材料のせん断試験装置。
1. An apparatus frame, comprising: a first holding mechanism and a second holding mechanism supported on the apparatus frame so as to face each other; wherein the first holding mechanism and the second holding mechanism are The opposing portions each have a concave portion, and the concave portion of the first holding mechanism and the concave portion of the second holding mechanism are used to accommodate a substantially solid disk-shaped ground material. A substantially disk-shaped accommodation space corresponding to the shape of the storage space is defined, and a loading mechanism for applying a compressive load to the specimen accommodated in the accommodation space in an axial direction of the substantially solid disk shape, A rotating drive mechanism for relatively rotating the first holding mechanism and the second holding mechanism, wherein the rotating drive mechanism applies a compressive stress from the loading mechanism to the specimen housed in the housing space. The first holding mechanism and the second holding mechanism are relatively By rotating the specimen, the specimen can be sheared on a shear plane substantially perpendicular to the axis of the substantially solid disk, and the compressive load applied to the specimen from the loading mechanism described in the preceding paragraph. And a torque measuring means for measuring a torque applied to the specimen when the specimen is being sheared.
【請求項2】 前記第1保持機構と前記第2保持機構と
を上下に配置して、供試体の略々中実円盤形状の軸心方
向が上下方向になるようにしたことを特徴とする請求項
1記載の地盤材料のせん断試験装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the first holding mechanism and the second holding mechanism are vertically arranged so that the axis of the substantially solid disk of the specimen is vertically oriented. The ground material shear test apparatus according to claim 1.
【請求項3】 前記第1保持機構は実質的に回転不能に
支持されており、前記載荷機構から該第1保持機構へ圧
縮荷重を加えるようにしてあり、 前記第2保持機構は回転可能且つ実質的に上下方向に不
動に支持されており、前記回転駆動機構が該第2保持機
構を回転させるようにしてある、 ことを特徴とする請求項2記載の地盤材料のせん断試験
装置。
3. The first holding mechanism is substantially non-rotatably supported, and applies a compressive load from the loading mechanism to the first holding mechanism, wherein the second holding mechanism is rotatable. The ground material shear test apparatus according to claim 2, wherein the apparatus is substantially immovably supported in a vertical direction, and the rotation driving mechanism rotates the second holding mechanism.
【請求項4】 前記第1保持機構は、該第1保持機構の
凹部の外周壁を画成し実質的に回転不能に支持されたリ
ング部材と、該第1保持機構の凹部の底壁を画成し実質
的に回転不能に支持され前記載荷機構から圧縮荷重が加
わる載荷部材とを有し、 前記第2保持機構は、該第2保持機構の凹部の外周壁及
び底壁を画成し回転支持機構に支持された有底容器を有
する、 ことを特徴とする請求項3記載の地盤材料のせん断試験
装置。
4. The first holding mechanism includes a ring member defining an outer peripheral wall of a recess of the first holding mechanism and supported substantially non-rotatably, and a bottom wall of the recess of the first holding mechanism. And a loading member that is substantially non-rotatably supported and receives a compressive load from the loading mechanism, wherein the second holding mechanism defines an outer peripheral wall and a bottom wall of a concave portion of the second holding mechanism. The ground material shear test device according to claim 3, further comprising a bottomed container supported by a rotation support mechanism.
【請求項5】 前記載荷機構は、荷重を発生させるピス
トン・シリンダ機構と、該ピストン・シリンダ機構が発
生させた荷重を前記載荷部材へ伝達する荷重伝達機構と
を有し、 前記荷重伝達機構は、上下方向に摺動可能且つ回転不能
に前記装置フレームに支持されたスプライン軸を含んで
いることを特徴とする請求項4記載の地盤材料のせん断
試験装置。
5. A load mechanism comprising: a piston / cylinder mechanism for generating a load; and a load transmission mechanism for transmitting a load generated by the piston / cylinder mechanism to a load member. 5. The ground material shear test apparatus according to claim 4, further comprising a spline shaft slidably and non-rotatably supported by said apparatus frame in a vertical direction.
【請求項6】 前記第1保持機構の前記載荷部材に、該
載荷部材と供試体との間でせん断応力を伝達するための
摩擦部材を設け、前記第2保持機構の凹部の底壁に、該
底壁と供試体との間でせん断応力を伝達するための摩擦
部材を設けたことを特徴とする請求項5記載の地盤材料
のせん断試験装置。
6. The loading member of the first holding mechanism, wherein a friction member for transmitting a shear stress between the loading member and the specimen is provided, and a bottom wall of a concave portion of the second holding mechanism is provided on a bottom wall of the recess. The ground material shear test apparatus according to claim 5, further comprising a friction member for transmitting a shear stress between the bottom wall and the specimen.
【請求項7】 前記荷重伝達機構の荷重伝達経路中の、
前記スプライン軸と前記ピストン・シリンダ機構との間
に前記荷重計測手段を介装し、前記スプライン軸と前記
載荷部材との間に前記トルク計測手段を介装したことを
特徴とする請求項6記載の地盤材料のせん断試験装置。
7. A load transmission path of the load transmission mechanism,
7. The load measuring device is interposed between the spline shaft and the piston / cylinder mechanism, and the torque measuring device is interposed between the spline shaft and the load member. Ground material shear test equipment.
【請求項8】 供試体の軸心方向の変形量を計測する変
形量計測手段と、前記第1保持機構と前記第2保持機構
との間の相対的回転量を計測する回転量計測手段とを備
えたことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記
載の地盤材料のせん断試験装置。
8. A deformation amount measuring means for measuring an amount of deformation of the specimen in the axial direction, and a rotation amount measuring means for measuring a relative rotation amount between the first holding mechanism and the second holding mechanism. The ground material shear test apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
【請求項9】 前記第1保持機構と前記第2保持機構と
に保持された供試体を含浸する液体を貯留する収容体を
備えたことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項
記載の地盤材料のせん断試験装置。
9. A container according to claim 1, further comprising a container for storing a liquid impregnating the test sample held by said first holding mechanism and said second holding mechanism. A shear test device for the ground material as described.
【請求項10】 前記第1保持機構と前記第2保持機構
との間の間隔を調整する調整機構を有している請求項1
乃至9のいずれか1項記載の地盤材料のせん断試験装
置。
10. An apparatus according to claim 1, further comprising an adjusting mechanism for adjusting an interval between said first holding mechanism and said second holding mechanism.
A ground material shear test apparatus according to any one of claims 1 to 9.
【請求項11】 略々中実円盤形状の地盤材料の供試体
を、該供試体の形状に対応した略々円盤形状の収容空間
を画成している第1保持機構及び第2保持機構によって
保持し、 前記収容空間に収容した前記供試体に対しその略々中実
円盤形状の軸心方向に圧縮荷重を加えた状態で前記第1
保持機構と前記第2保持機構とを相対的に回転させるこ
とにより、該供試体を、その略々中実円盤形状の軸心に
略々垂直なせん断面でせん断し、 前記供試体がせん断された状態において、該供試体に加
わっている圧縮荷重とトルクとを計測し、 圧縮荷重の計測値とトルクの計測値とから前記供試体の
残留強度を求める、ことを特徴とする地盤材料のせん断
試験方法。
11. A specimen of a substantially solid disk-shaped ground material is formed by a first holding mechanism and a second holding mechanism defining a substantially disk-shaped accommodation space corresponding to the shape of the specimen. Holding the test specimen accommodated in the accommodation space in a state where a compressive load is applied in the axial direction of the substantially solid disk shape to the first specimen.
By relatively rotating the holding mechanism and the second holding mechanism, the specimen is sheared on a shear plane substantially perpendicular to the axis of the substantially solid disk, and the specimen is sheared. Measuring the compressive load and the torque applied to the specimen in a state where the specimen is in a closed state, and obtaining the residual strength of the specimen from the measured value of the compressed load and the measured value of the torque. Test method.
【請求項12】 前記供試体の外周部における軸心回り
方向のせん断変位を2分の1した値を該供試体の平均せ
ん断変位として用いることを特徴とする請求項11記載
の地盤材料のせん断試験方法。
12. The shear of ground material according to claim 11, wherein a value obtained by halving a shear displacement in a direction around an axis at an outer peripheral portion of the specimen is used as an average shear displacement of the specimen. Test method.
【請求項13】 前記供試体のせん断面に加わっている
せん断応力が略々一様と見なせるように前記第1保持機
構と前記第2保持機構との相対回転量を充分大きくする
ことを特徴とする請求項11または12記載の地盤材料
のせん断試験方法。
13. The method according to claim 1, wherein a relative rotation amount between the first holding mechanism and the second holding mechanism is sufficiently large so that a shear stress applied to a shear surface of the specimen can be regarded as substantially uniform. The method for shear testing a ground material according to claim 11 or 12, wherein the shear test is performed.
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