JPS6352336B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は土質試験機に於ける載荷装置、特に、
直交二軸の機械的載荷に関するものである。

土壌の平面ひずみ試験等では、第１図の如く、
供試体１に三軸方向の載荷（荷重付加）を行つて
各ひずみを測定する。

このような試験は、従来、第２図に示すような
装置で行なわれている。各軸方向の載荷は圧力容
器２内で行なわれ、Ｘ軸方向のは第１載荷手段に
より、Ｚ軸方向の載荷は第２載荷手段により、さ
らに、Ｙ軸方向の載荷は圧力容器２内の空気圧に
よつてそれぞれ行なうようにしてある ここで、第１載荷手段は共に載荷板３，３が対
向近接するように動作するが、他方、第２載荷手
段のうち上方の支承板４１は固定しており、下方
の載荷ロツド４２のみが上昇移動する。

上記従来のものでは、支承板４１が固定状態
で、第１載荷手段の載荷板３，３もＺ軸方向には
移動しない。従つて、Ｘ軸方向の載荷板の中心は
供試体中央からズレる。さらに、供試体側面の摩
擦力は第３図のように分布するのでＸ軸、Ｚ軸方
向の載荷荷重による正確な応力測定ができない。

これは、載荷ロツド４２の上昇移動に伴う供試
体１の変形（圧縮）に応じてＸ軸方向の載荷を行
う載荷板３，３が移動しないからであり、その結
果第３図に示すような側方摩擦力が作用するため
である。そして、第３図ようにＸ軸方向の載荷板
３，３と供試体１の表面に仂く摩擦力がＺ軸方向
の測定データ中に含まれてしまうからである。

本発明は、側方摩擦による測定データへの影響
を防止して、正確な応力測定ができるようにする
ため、第１載荷手段の載荷板と供試体との摩擦力
の総和を０とし、且その大きさを極端に低下せし
められるようにすることをその課題とする。

上記課題を解決する為の本発明の技術的手段
は、『供試体に少なくとも直交な二軸方向に機械
的な載荷を行ない、前記二軸の一方をＸ軸方向、
他方をＺ軸方向とした場合に、Ｘ軸方向では一対
の載荷板の挟圧動作により載荷し、他方のＺ軸方
向では固定面と載荷ロツドの挟圧動作により載荷
するものに於いて、載荷板をＺ軸方向の載荷ロツ
ドと同方向にも移動可能となし、この載荷板のＺ
軸方向の移動を前記載荷ロツドの移動に関連させ
て、前記載荷板のＺ軸方向の移動量が載荷ロツド
の移動量の半分となるようにした』ことである。

本発明の上記技術的手段は次のように作用す
る。

Ｚ軸方向に対向する載荷ロツドの先端と固定面
の間に供試体を介装させ、この供試体を、更にＸ
軸方向から一対の載荷板で挟み付け、これによ
り、供試体を載荷装置にセツトする。

このセツト状態でＺ軸方向の載荷ロツドを固定
面（供試体を動かないように支持固定している
面）に接近移動させると、該接近移動に伴なつ
て、供試体はＺ軸方向にひずみ、且、載荷板のＸ
軸方向の移動により供試体は同方向にもひずむ
が、このＸ軸方向の載荷のための載荷板は載荷ロ
ツドの移動に対応して同期的にＺ軸方向にもこれ
の半分の移動量をとる。

従つて、Ｘ軸方向の載荷板と供試体の接触面各
部では、両者の相対的差移動が供試体のＺ軸方向
の中心の上下で逆転し、前記接触面各部における
摩擦力分布は第４図の如くとなつて、この摩擦力
は相殺されてそのＺ軸方向の総和は０となる。こ
れにより、Ｚ軸方向の力の測定値は、Ｘ軸方向の
載荷板が存在するにもかかわらず、その影響を受
けない。又、Ｚ軸方向の載荷ロツドの移動によつ
て加圧された供試体は、破壊点までは通常はＺ軸
方向に均一に圧縮されるのであるが、その加圧変
形過程で、Ｘ軸方向の載荷板の中心と供試体のＺ
軸方向の中心は常に一致することになる。従つ
て、両者の中心位置に相対移動を生じさせない態
様、即ち、供試体に偏ること無くＸ軸方向の力を
伝え、圧縮することができる。

上記の作用から、本発明は次の特有の効果を有
する。

第１載荷手段の載荷板と供試体との摩擦力は相
殺されることから、この摩擦力が測定データに含
まれることがなく、Ｚ軸方向に対しては正確な荷
重測定及び応力測定が可能となる。

また、前記摩擦力が小さくなることから、Ｚ軸
方向の応力は供試体位置によらず従来のものより
はるかに均質となる。

さらに、供試体のＺ軸方向の中心位置と載荷板
の高さ方向の中心が一致するため、載荷板相互は
常に平行に保たれ、供試体は正しく平面ひずみ状
態に保つことができる。

以下、本発明の実施態を図面に基づいて説明す
る。

第５図に示す本発明の第１実施例の装置は、圧
力容器内に可動枠体５を設けたもので、この可動
枠体が水平状態で昇降する昇降板５１上に取付け
られる。

可動枠体５の一体の側板５２，５２は供試体１
の大きさよりも大きな間隔で対向し、その内面
に、油圧ジヤツキ３１及び該油圧ジヤツキの出力
軸３２に連設された載荷板３ａと、可動枠体５と
の関係で固定される載荷板３ｂとが設けられ、こ
れら各載荷板３ａ，３ｂが供試体１をはさんで対
向する。また、一方の載荷板３ｂには荷重測定の
為の荷重セルが配設されている。

上記載荷板は可動枠体５と共に昇降するが、こ
の昇降動作は、供試体１のＺ軸方向に設け且つ支
承板４１に接離する方向に移動する載荷ロツド４
２と連動させてあり、上記支承板４１の下面が、
既述技術的手段の項に記載した固定面を構成して
いる。そして、固定部６に設けたスライダー７１
と前記載荷ロツドに支点７２を持つリンク７，７
の中点で昇降板５１が支持され、この昇降板の昇
降動作と可動枠体５の昇降動作とが同期する。

リンク７の中点７３と昇降板５１との間には、
支持杆８が設けられて、載荷ロツド４２の上昇移
動の半分の動作量が昇降板５１、すなわち、可動
枠体５の側板５２に設けた載荷板３ａ，３ｂにあ
らわれることとなる。すなわち載荷板は載荷ロツ
ド４２に対して半減動作する。

載荷ロツド４２と昇降板５１の動作割合を正確
にするため、すなわち、常に一定割合とするた
め、支持杆８の上面と昇降板５１とは水平方向の
すすみ対偶又は水平面内で平面対偶するようにし
てある。

これにより、支持杆８，８が直立姿勢のままで
リンク７，７の移動と共に上昇移動する。

他方、可動枠体５は載荷板３ａの移動に伴つて
適宜駆動手段により該載荷板３ａの移動方向と逆
に移動（半減移動）するように設定されており、
これにより、載荷板３ａ，３ｂ相互の中心と供試
体１の中心が常に一致するようにしてある。

尚、この実施例では、リンクの載荷ロツド４２
側の支点７２，７２は共にローラーとしこれらロ
ーラが同じ高さ位置の平面部に載置されしかもこ
れらローラー相互が連結される構成であるが、こ
の支点を直接載荷ロツド４２に設けるようにして
もよい。

次に、第６図に示す第２実施例のものは、リン
ク機構のみにより可動枠体５を半減動作（載荷ロ
ツド４２の1/2の動作）させようとするものであ
る。

これは、同じ長さ（支点間距離）の二つのリン
ク９，９を連結してこの連結支点９１に上記実施
例に於けると同様の支持杆８を設けたもので、両
端の支点９２，９３の一方は載荷ロツド４２に他
方は固定部にそれぞれ設けられ、これら両支点を
結ぶ線は載荷ロツド４２の移動方向と平行に設定
されている。このリンク機構の一対が載荷ロツド
４２をはさんで対向し、一対の支持杆８，８が上
記実施例の場合と同様に可動枠体５を持ち上げ、
半減動作させる。

上記いずれの実施例も、正確な半減動作を行な
わせるため、支持杆８，８の上端と昇降板５１と
は水平方向に平面対偶又はすすみ対偶させ、さら
にその対偶面での摺動の円滑化を図るため、コロ
ガリ接触させる構成を採用しているが、支持杆
８，８を長くして、その上端を昇降板５１の所定
位置に揺動自在に連結するようにしてもほぼ正確
な半減動作が得られる。この場合には、支持杆
８，８が上昇移動に伴つてわずかに揺動すること
から、その分誤差が生じることとなるが、構造が
簡略化でき、動作の円滑化が図れる。

さらに、第７図に示す第３実施例は、ラツクと
歯車との組み合せにより半減動作させるもので、
載荷ロツド４２に設けた第１ラツク１１により歯
車１２を回転させ、この歯車と同期回転し且1/2
の歯数を持つ小歯車１３を昇降板５１か垂下させ
た第２ラツク１４にかみ合せたものである。この
場合、第２ラツク１４は昇降板５１に直接固定す
る構成でよい。

以上、機械的運動手段による半減動作のための
実施例を説明したが、電気的にパルスモーター等
の駆動手段を用いて、半減動作させることも可能
であることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は供試体及びその載荷方向の説明図、第
２図は従来例の説明図、第３図はこの場合の側方
摩擦の説明図、第４図は本発明の場合の側方摩擦
の分布説明図、第５図は本発明の第１実施例の説
明図、第６図は第２実施例の説明図、第７図は第
３実施例の説明図であり、図中 １……供試体、２……圧力容器、３……載荷
板、４１……支承板、４２……載荷ロツド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 供試体に少なくとも直交な二軸方向に機械的
   な載荷を行ない、前記二軸の一方をＸ軸方向、他
   方をＺ軸方向とした場合に、Ｘ軸方向では一対の
   載荷板の挟圧動作により載荷し、他方のＺ軸方向
   では固定面と載荷ロツドの挟圧動作により載荷す
   るものに於いて、載荷板をＺ軸方向の載荷ロツド
   と同方向にも移動可能となし、この載荷板のＺ軸
   方向の移動を前記載荷ロツドの移動に関連させ
   て、前記載荷板のＺ軸方向の移動量が載荷ロツド
   の移動量の半分となるようにした土質試験機に於
   ける載荷装置。