JPS5917379B2 - Ko圧密試験方法及びそれに用いる圧密リング - Google Patents

Ko圧密試験方法及びそれに用いる圧密リング

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JPS5917379B2
JPS5917379B2 JP8661881A JP8661881A JPS5917379B2 JP S5917379 B2 JPS5917379 B2 JP S5917379B2 JP 8661881 A JP8661881 A JP 8661881A JP 8661881 A JP8661881 A JP 8661881A JP S5917379 B2 JPS5917379 B2 JP S5917379B2
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pressure transducer
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栄樹 中山
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/08Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress by applying steady tensile or compressive forces

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  • Pathology (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、土のKo圧密試験方法及びその方法を実施す
るのに直接使用するKo圧密リングに関するものである
圧密とは、土に加えられた応力により、土粒子間に発生
する間隙水圧か徐々に減少し、それとともに進行する変
形(沈下)現象をいう。
一般の圧密試験では、一次元的な応力を受けている土の
圧密特性を明らかにすべく、圧密圧カー間隙比(体積比
)、平均圧密圧カー体積圧縮係数および圧密係数を求め
ている。試験は、所定の圧力をかけた・ 状態での経過
時間と圧密沈下量さえ求めればよい訳で、周囲が拘束さ
れた土の試料を2枚の多孔板で挾んで圧密し、土変位を
求めるといつた簡単な装置で実施可能である。ところが
近年、土の異方応力状態を示すKo値0 を求める試験
、所謂Ko圧密試験か注目され、実施されている。
このKo圧密試験とは、任意の垂直応力(σり’ )に
対して発生する水平応力(σlf)を、水平方向変位を
生じさせないような状態で測定し、式(1)によりKo
値を求めることを主目的とする試5 験をいう。σH’
■Ko゜σV’ 、、、、、、、、、、、、(1)にυ
値は、このように土の応力状態を示すもので、これを正
確に把握することは、基礎地盤に対する種々の計算や、
応力あるいは歪等の解析の精i0度向上につなかるとと
もに、土質工学的にも意義のあることである。
Ko圧密試験の方法や装置については、現在までに種々
開発され使用されてきたか、この試験を実施するために
高度の技術を要したり、装置の構■5 造か複雑であつ
たりする難点かあつた。
これらは全て、水平方向変位を生じさせないでσり’と
σH’を求めねばならないというKoの定義に起因して
いる。例えば第1図は、現在最も一般的に行われている
試験方法を模式的に示したものだが、実施■0 にあた
り極めて高い技術と高価な試験装置を必要とする。すな
わち、供試体1を所定寸法の円柱形。に整形し、薄いゴ
ム膜2を被せ、上下に多孔板(ポーラスストーン)3a
、3bを取付け、次にこれを基台4及び円柱載荷ブロッ
ク5にゴムパン35 ド6等で結び付ける。その後、圧
力円筒7と上蓋8等を設置し、載荷装置や変位測定装置
を取付けると共に、コンプレッサによりタンクから圧力
円筒7内に液体を入れ、圧力計9によりその圧力を測定
できるようにし、また供試体1の体積変化測定装置10
を付設する。このような装置構成において、任意の垂直
応力(σ)を載荷し、これに伴い発生する垂直歪(ΔH
)と供試体の体積変化量(ΔV)を測定し、これらの値
が式(2)を満足するよう水平応力(σH)を調整する
のである。但し、Aは供試体の面積である。ところが、
前述のような方法で水平応力(σH)を調整することは
極めて面倒であるし、高度の技術か要求される。
水平応力(σ)を調整する場合、0Hそれに伴い土粒子
間に発生する間隙水圧も変化し、スムーズな調整が行わ
れないと圧密現象にも影響を与えることになる。
この種の装置を自動化した例もあるが、非常に高価であ
る。また、もうひとつの大きな問題は、地中より採取し
た試料を、いかに応力開放させずに試験装置にセツトす
るかということである。
前述した装置の場合、試料を装置に合つた寸法に成形す
るため、応力開放による試料の膨張が進んでしまう。こ
のような状態を試験の初期状態として式(1)を満足す
べくKO圧密を行つても精度の低い試験となつてしまう
。このような.問題は、特に、砂質土や過圧密比の大き
な試料の場合に大きく影響する。本発明の目的は、上記
のような従来技術の欠点を解消し、より精度の高いKO
圧密試験を行うことができ、また試験実施にあたり特殊
な技術や特殊な装置を必要としないようなKO圧密試験
方法及びそれに用いるKO圧密リングを提供することに
ある。かかる目的を達成するため、本発明では基本的に
は圧密リングを用いる構成とし、土の水平応力を圧力変
換器によつて直接的に測定できるように前記圧密リング
に工夫が施されており、主としてこのような点に本発明
の特徴がある。
以下、図面に基づき本発明について詳述する。
まず第2図A,Bは本発明に係るKO圧密リングの一実
施例を示す縦断面図及び横断面図である。このKO圧密
リング11は、予想される水平応力に対して十分な剛性
を有するリング部12と、該リング部12の側壁に装着
されるリング径方向応力測定用圧力変換器13とを有す
る。リング部12は、その側壁に外周側が内周側よりも
広面積となるような、段部付きの貫通孔14を有し、圧
力変換器13が前記リング部12の外側から該貫通孔1
4内に挿入され、段部に位置するシール用パツキン15
を介して丁度嵌合するようになつている。実際に使用す
る場合には、仮想線で示されているように、支持部材1
6をリング部12に取付けることによつて圧力変換器1
3が外方へ移動しないように保持される。また、リング
部12の内面と圧力変換器13の受圧面の凹陥部には充
填剤17が埋設されて、リング部12の内面がスムーズ
な曲面となるように調整される。この充填剤17として
は、例えばシリコン系ゴム材等を用いることができる。
測定は、原理的には、リング部12内の供試体を配した
状態で多孔板を介してリング部12の中心軸方向に圧力
を加え、その応力(垂直応力σV)と圧力変換器13か
ら直接得られる径方向応力(水平応力σH′)とから式
(1)によりKOを求めればよい。供試体の径方向への
変位は剛性を有するリング部12により常時がつちりと
拘束されるため常にゼロと考えてよいからである。従つ
て、実際の試験に必要な載荷装置や測定器類は、例えば
後述する第5図からも判るように一般的に広く用いられ
ているもので十分である。ところで、このような方法で
水平応力を測定しようとする場合、圧力変換器13は受
圧面の変形量の少ないものほど良好である。
しかし、変形を無にして応力を測定することは不可能で
あり、厳密には、この圧力変換器13の位置においてK
O状態(水平方向の変位がゼロの状態)が損われている
ことになるが、この問題は使用する圧力変換器の選択で
小さくできるし、現実的にみてこの変形量が試験精度に
及ぼす影響は極めて少ないと考えられる。また、前述し
た従来技術における応力開放の問題は、次のようにして
試料をリング部内に取込むようにして解決することがで
きる。
試料が粘性土の場合は第3図に示すように、砂質土の場
合には第4図に示すようにすればよい。いずれにしても
5、KO圧密リング11の下端面に、予めカツテイング
エツジ21を有するガイドリング22を取付けておく。
ガイドリング22は、その内径かKO圧密リング11の
内径と一致するような構造である。まず、第3図に示す
ように、粘性土の試料の場合には、シンウオール(Th
in−Wall)サンプラ23で採取した粘性土の不撹
乱試料24aの上部lこガイドリング22を装着したK
O圧密リング11をセツトし(同図A参照)、次に同図
Bに示すように、KO圧密リング11.ガイドリング2
2、シンウオールサンプラ23を固定した状態で試料2
4aを押し上げ、KO圧密リング11内に試料24aを
挿入する。そのあと、同図Cに示すようにガイドリング
22を外し、KO圧密リング11内試料24aの上下面
を整形すればよい。また、第4図に示すように、砂質土
の試料の場合には、凍結した砂質土の不攪乱試料24b
の上部にガイドリング22を装着したKO圧密リング1
1をセツトし(同図A参照)、次に同図Bに示すように
KO圧密リング11、ガイドリング22を固定した状態
で台25を押上げ、KO圧密リング11内に試料24b
を挿入する。そのあと、同図Cに示すようにガイドリン
グ22を外し、KO圧密リング11内試料24bの上下
面を整形すればよい。ただし、第4図A,B,Cの工程
は、いずれも試料24bが凍結した状態で行われる。こ
のようにして応力開放の問題は、粘性土の場合はシンウ
オールサンプラにより採取した試料を直接KO圧密リン
グ中に挿入することにより相当解消されるし、砂質土の
場合は凍結させた試料をそのままKO圧密リング中に挿
入することにより良好な初期条件を得ることができる。
第5図は、KO圧密試験装置の一例を示す概略図である
第3図或は第4図で述べたように試料24が挿入された
KO圧密リング11は、そのリング部12の下端にてリ
ング固定台30に支持されると共に、試料24の上下面
はそれぞれ多孔板(ポーラスストーン)31a,31b
にて挟持され、摩擦測定用力計32上の下部ロードセル
アタツチメント33上にて支持される。なお、この装置
では、KO圧密リング11には径方向(水平方向)応力
測定用圧力変換器13の他に間隙水圧測定圧力計34が
設けられている。下板35から立設した支柱36の上部
に上板37が取付けられ、それに載荷用エアシリンダ4
0や沈下測定用ダイヤルゲージ41が取付けられる。エ
アシリンダ40の載荷ピストン42は、垂直応力測定用
力計43、載荷板44を介して前記上部多孔板31aに
圧力を加える構成である。加圧チユーブ45か)ら加圧
空気を圧入することによつて試料24の上下面に荷重を
かけ、そのとき垂直応力測定用力計43からの出力と、
径方向(水平方向)応力測定用圧力変換器13からの出
力によつて式(1)からKO値を求める。
なお、本試験機では、付属の計測器類によつて、その他
、試料の沈下量、間隙水圧、摩擦を測定することができ
る。前述の式(1)は、ある垂直応力に対し圧密が終了
した時点で成立する式であり、KO値は圧密進行中、間
隙水圧の変化とともに変化する。また、試料の沈下量は
、前述の間隙水圧が零となつた時に最大量を示し、この
時点で圧密が終了したことlこなる。このように、沈下
量や間隙水圧を同時に測定することによつて任意の垂直
応力に対して圧密が終了したか否かを判断することがで
きる。以上、本発明の好ましい実施例について詳述した
か、本発明はかかる構成のみに限定されるものではなく
、本発明の範囲内で種々の変更が可能なこと言うまでも
ない。
例えば三軸室に本装置をセツトし、より高精度な試験を
行うことができる。本発明は、叙上の如きKO圧密試験
方法並びにそれに用いるKO圧密リングであり、水平応
力を直接的に圧力変換器を用いて測定するため精度が高
く、また応力開放が少ない状態で試料をKO圧密リング
内にセツトできるから、過圧密領域での試験精度が高い
といつたすぐれた効果があるほか、KO圧密リングは構
造か簡単で製作コストが低いし、また試験実施にあたり
特殊な技術や特殊な装置が不要であり、試験単価も低く
できるなど、数数のすぐれた効果を奏しうるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術を示す模式図、第2図A,Bはそれぞ
れ本発明に係るKO圧密リングの一実施例の縦断面図と
横断面図、第3図は粘性土試料のリング内への挿入法を
示す説明図、第4図は砂質土試料のリング内への挿入法
を示す説明図、第5図は本発明によるKO圧密試験装置
の一例を示す概略図である。 11・・・・・・KO圧密リング、12・・・・・・リ
ング部、13・・・・・・圧力変換器、2・・・・・・
ガイドリング、24,24a,24b・・・・・・試料
、31a,31b・・・・・・多孔板。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 剛性材料からなるリング部の側壁に圧力変換器が装
    着される圧密リング内に試料を挿入し、圧密リングの両
    端面を整形した後、該試料の両端面に配設した多孔板を
    介して軸方向圧力を印加し、その応力と前記圧力変換器
    で検出される径方向応力とからKo値を求めるようにし
    たことを特徴とするKo圧密試験方法。 2 剛性材料からなるリング部と、該リング部の側壁に
    装着されるリング径方向応力測定用圧力変換器とを有す
    るKo圧密リング。 3 リング部は、その側壁に貫通孔を有し、圧力変換器
    は前記リング部の外側からシール用パッキンを介して前
    記貫通孔内に嵌合されている特許請求の範囲第2項記載
    のKo圧密リング。
JP8661881A 1981-06-05 1981-06-05 Ko圧密試験方法及びそれに用いる圧密リング Expired JPS5917379B2 (ja)

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JP6222659B2 (ja) * 2013-11-27 2017-11-01 国立大学法人横浜国立大学 三軸試験装置及び三軸試験方法
CN110595886B (zh) * 2019-09-11 2021-12-28 中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 一种用于研究软黏土热固结效应的模型试验装置及方法

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