(57)【要約】【課題】単純な構造で複数方向の加振が可能であるせん断土槽を提供する【解決手段】各土槽枠３にベアリング５を固定することにより、各土槽枠３を水平複数方向で加振可能としている。これにより、加振後にベアリング５を所定位置に戻すための戻しバネ等を要さず、構造が単純化されるため、メンテナンスが容易化される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層に積み重ねられた複数の土槽枠を備え、各土槽枠を強制的に水平方向に加振させる液状化試験用せん断土槽において、
各土槽枠のうち、隣接する土槽枠と対向する面にベアリングを固定したことを特徴とする液状化試験用せん断土槽。
【請求項２】
前記ベアリングが、各土槽枠を隣接する土槽枠に対して水平任意方向で加振可能に支承する請求項１記載の液状化試験用せん断土槽。
【請求項３】
前記複数の土槽枠の内面及び各土槽枠の間の隙間を、可撓性防水シートで被覆した請求項１記載の液状化試験用せん断土槽。
【請求項４】
前記可撓性防水シートを、各土槽枠の内面に接着固定した請求項３記載の液状化試験用せん断土槽。
【請求項５】
前記可撓性防水シートのうち、各土槽枠間の隙間を覆う部分と隣接する少なくとも一方の領域で、各土槽枠の内面と接着されない非接着領域を設けた請求項４記載の液状化試験用せん断土槽。
【請求項６】
前記非接着領域を全周に亘って設けた請求項５記載の液状化試験用せん断土槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤及び杭基礎等構造物の加振時の挙動、特に液状化時における挙動を高精度に再現する液状化試験用せん断土槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に示されているせん断土槽は、複数の土槽枠を積み重ねた構造を有する。各土槽枠は、それぞれに設けたベアリングを、土槽枠と別個に設けた柱状部分のガイド溝に沿って走行させることにより、水平１方向に加振可能である。
【０００３】
また、特許文献２に示されているせん断土槽は、同じく複数の土槽枠を積み重ねた構造を有し、各土槽枠の間に多数の球状ころを取り付けることにより、水平２方向に加振可能である。このように水平２方向で加振可能であることにより、地盤の多方向の振動を忠実に再現することができるため、加振時の地盤の挙動をより忠実に再現することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２８１０８１号公報
【特許文献２】特開平９−２４３５０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２のせん断土槽は、各土槽枠間に介装されているに過ぎないため、加振により移動した球状ころを所定位置に復帰させるために、球状ころの周囲に戻しバネを配している。このように複雑な構造を有するため、せん断土槽のメンテナンスが困難となる。特に、土槽枠の内部に入れられる地盤材料が角張った岩石等を有する場合、頻繁に補修が必要となるため、メンテナンスの容易化が求められる。
【０００６】
本発明の課題は、複数方向の加振が可能であるせん断土槽の構造を単純化することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明は、多層に積み重ねられた複数の土槽枠を備え、各土槽枠を強制的に水平方向に加振させる液状化試験用せん断土槽において、各土槽枠のうち、隣接する土槽枠と対向する面にベアリングを固定したことを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明では、ベアリングが各土槽枠に固定されているため、加振後にベアリングを所定位置に戻すための戻しバネ等を要さず、構造を単純化することができる。これにより、メンテナンスが容易化され、メンテナンスに要するコスト及び時間を低減することができる。
【０００９】
前記ベアリングが、各土槽枠を隣接する土槽枠に対して水平任意方向で加振可能に支承するものであると、水平任意方向の地盤挙動を再現することができる。
【００１０】
また、前記複数の土槽枠の内面及び各土槽枠の間の隙間を防水シートで被覆すると、土槽枠内に入れられた地盤材料や水が、各土槽枠の間から外部へ漏れ出すことを防止できると共に、加振時に安定して地盤材料をせん断することができる。この防水シートは、加振時における各土槽枠のずれに応じて変形するため、この変形を許容する程度の可撓性を有する必要がある。
【００１１】
この防水シートを各土槽枠の内面に接着固定しておけば、シートの大幅なずれを防止できる。この場合、例えば、防水シートを各土槽枠の内面の全面に接着固定した場合、各土槽枠間の水平方向の最大変位量は、各土槽枠の間の微小な部分の防水シートにより制御される。このため、各土槽枠間に許容される水平方向の変位は極小となり、地盤の挙動を正確に再現できない恐れがある。
【００１２】
この点に鑑み、本発明では、防水シートのうち、各土槽枠間の隙間を覆う部分と隣接する少なくとも一方の領域で、各土槽枠の内面と接着されない非接着領域を設けた。これにより、防水シートの変形可能な部分が拡大され、各土槽枠同士の水平方向の最大変位量を大きくすることができる。すなわち、この非接着領域の範囲を調整することにより、各土槽枠同士の水平方向の最大変位量を調整することができる。従って、地盤材料の可動範囲を柔軟且つ適切に制御することができるため、地盤の挙動を忠実に再現することができる。
【００１３】
また、加振時における隣接する土槽枠のずれは全周に亘って生じるため、防水シートの全周に亘って変形する。このため、前記非接着領域は全周に亘って設けておくことが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によると、複数方向の加振が可能であるせん断土槽の構造を単純化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１及び図２は、本発明の実施形態に係るせん断土槽１の正面図及び平面図である。せん断土槽１は、台２と、台２の上に積み重ねられた複数の土槽枠３と、土槽枠３の内側に設けられた防水シート４とを備える。台２及び土槽枠３は、それぞれ平面図において矩形を呈している（図２参照）。
【００１７】
図３は、図１におけるＢ−Ｂ断面図を示し、図４は、図３におけるＣ−Ｃ断面図を示す。台２は、基盤２１と、断面コの字型の枠台２２とで構成される。枠台２２は、その底部２２ａがボルト２３により基盤２１に固定されている。
【００１８】
土槽枠３は、枠台２２の上に積み重ねられる。各土槽枠３は、アルミニウム等の軽量金属で中空に形成される。これにより、軽量化が図られると共に、優れた強度、剛性、及び耐久性が得られる。各土槽枠３のうち、隣接する土槽枠と対向する面、本実施形態では底面３ａに、ベアリング５が固定される。
【００１９】
図５にベアリング５の詳細を示す。ベアリング５は、ボール５ａと、ボール５ａを保持する保持部５ｂと、保持部５ｂを土槽枠３に取り付けるための取り付け部５ｃとを備える。ボール５ａは、保持部５ｂにより、任意方向で回転可能に支持されている。また、取り付け部５ｃを中空に形成することにより、軽量化が図られている。
【００２０】
図６に、図１におけるＡ部分の断面図を示す。各土槽枠３の底部３ａには凹部３ａ１が設けられ、この凹部３ａ１にベアリング５がナット７により固定される。これにより、各土槽枠３の間の隙間δを縮小し、より正確に地盤の挙動を再現することができる。ベアリング５の保持部５ｂとの間にはワッシャ６が適宜の枚数配される。このワッシャ６の厚さ及び枚数を調整することにより、隣接する土槽枠３間の隙間幅δを調整することができる。土槽枠３の上面３ｂのうち、ベアリング５のボール５ａと接触する部分は、ステンレス板８により補強されている。各土槽枠３に設けられるベアリング５の数及び場所は特に限定されるものではなく、例えば、各土槽枠３の角部及び各辺の中央部に設けることができる（図示省略）。また、各土槽枠３の高さｈ、隣接する土槽枠３の間の隙間幅δ、及びステンレス板８の厚さｔは適宜設定され、例えばｈ＝５０ｍｍ、はδ＝３ｍｍ、ｔ＝１ｍｍに設定される。
【００２１】
防水シート４は、可撓性及び防水性に優れた材料、例えばゴム材で形成され、各土槽枠３の内面３ｃ及び各土槽枠の間の隙間δを被覆する（図４参照）。これにより、土槽枠３内に入れられた地盤材料や水が、各土槽枠３の間から外部へ漏れ出すことを防止できると共に、加振時に安定して地盤材料をせん断することができる。また、防水シート４は各土槽枠３の内面３ｃの一部に、例えば両面テープで接着固定される。これにより、防水シート４の大幅なずれを防止することができる。本実施形態では、各土槽枠３の内面３ｃのうち、略上半分に接着領域Ｇが設けられ、略下半分に非接着領域Ｇ０が設けられる。すなわち、防水シート４のうち、各土槽枠３の間の隙間δを覆う部分と隣接する領域に、非接着領域Ｇ０が設けられる。尚、接着領域Ｇ及び非接着領域Ｇ０は、共に全周に亘って形成されている。また、防水シート４の下端部は、枠台２２の底部２２ａと基盤２１との間に挟まれ、ボルト２３で固定されている。尚、防水シート４の土槽枠３への固定は、両面テープに限らず、例えば接着剤により行うこともできる。
【００２２】
各土槽枠３が強制的に水平方向に加振されると、各土槽枠３にせん断変形が加えられ、水平方向に相対的に滑って変位する。このとき、各土槽枠３に設けられたベアリング５のボール５ａが任意方向に回転可能であることにより、各土槽枠３は、隣接する土槽枠に対して水平任意方向で加振可能に支持される。従って、土槽枠の内部に入れられた地盤材料の加振時の挙動をより忠実に再現することができる。
【００２３】
また、ベアリング５は各土槽枠３に直接固定されているため、加振後に所定位置に戻すための戻しバネ等を要さず、簡易な構造とすることができる。これにより、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００２４】
また、各土槽枠３及びベアリング５を軽量化することにより、加振時にこれらの変動抵抗を抑えることができるため、地盤材料の挙動をより忠実に再現することができる。この効果は、地盤材料が液状化して地盤の剛性がほとんどゼロになった場合、特に有効となる。
【００２５】
加振時における各土槽枠３の相対変位量の最大値は、防水シート４で制御することができる。もし、この防水シート４を各土槽枠３の内面３ｃの全面に固定した場合、各土槽枠３間の水平方向の最大変位量は、防水シート４のうち、各土槽枠３の間の隙間δを覆う微小な部分により制御される。このため、各土槽枠３間に許容される水平方向の変位は極小となり、地盤の挙動を正確に再現することができない恐れがある。
【００２６】
この点に鑑み、上記のように、各土槽枠３の間の隙間δを覆う部分と隣接する領域に非接着領域Ｇ０を設けると、防水シート４の変形可能な部分が拡大され、各土槽枠３の相対変位量を大きくできる。すなわち、この非接着領域Ｇ０の範囲を調整することにより、各土槽枠３同士の水平方向の最大変位量を調整することができ、地盤材料の可動範囲を柔軟且つ適切に制御することができる。
【００２７】
また、加振時における隣接する土槽枠３同士のずれは全周に亘って生じるため、防水シート４は全周に亘って変形する。このため、非接着領域Ｇ０は全周に亘って設けておくことが望ましい。さらに、非接着領域Ｇ０を全周に亘って一定幅に形成すると、各土槽枠３間の最大変位量を全周に亘って一定に設定することができる。
【００２８】
本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、上記の実施形態では、各土槽枠３の間の隙間δを覆う部分と隣接する上側の領域に非接着領域Ｇ０が設けられているが、これに限らず、例えば、隙間δを覆う部分と隣接する下側の領域に非接着領域Ｇ０を設けてもよい。あるいは、各土槽枠３の内面３ｃの上下方向中央部に接着領域Ｇを設けることにより、各土槽枠３の間の隙間δを覆う部分と隣接する上下両側の領域に非接着領域Ｇ０を設けてもよい。
【００２９】
また、上記の実施形態では、防水シート４が各土槽枠３の内面３ｃに接着固定されているが、これに限らず、例えばねじで防水シート４を土槽枠３に固定することもできる。具体的には、ねじを、防水シート４を貫通させて土槽枠３にねじ込むことにより固定される。ねじは、土槽枠３の全周に亘り、等間隔に配することが望ましい。この場合、ねじにより防水シート４を貫通する貫通孔が形成されるため、防水シート４の内部の水がこの貫通孔から漏れ出さない程度の密閉性が得られるよう封止処理を施す必要がある。このねじの大きさや配置する数及び間隔等を適宜調整することにより、各土槽枠３同士の水平方向の最大変位量を調節することができる。
【００３０】
また、上記の実施形態では、台２及び土槽枠３が平面図において矩形を呈しているが（図２参照）、これに限らず、多角形状や円形であってもよい。
【００３１】
また、上記の実施形態では、ベアリング５がボール５ａを有するいわゆる転がり軸受である場合を示しているが、これに限らず、例えば対向する面と接触摺動することで対象物を支承する、いわゆる滑り軸受を使用してもよい。
【００３２】
また、上記の実施形態では、平面状の防水シート４が使用されているが、これに限らず、例えばジャバラ状の防水シート４を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】せん断土槽１の正面図である。
【図２】せん断土槽１の平面図である。
【図３】図１におけるせん断土槽１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図３におけるせん断土槽１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】ベアリング５の部分断面図である。
【図６】図１におけるせん断土槽１のＡ部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１     せん断土槽
２     台
３     土槽枠
４     防水シート
５     ベアリング
６     ワッシャ
７     ナット
８     ステンレス板
Ｇ     接着領域
Ｇ０   非接着領域
δ     隙間
【図１】
2008122321.tif 000003
【図２】
2008122321.tif 000004
【図３】
2008122321.tif 000005
【図４】
2008122321.tif 000006
【図５】
2008122321.tif 000007
【図６】
2008122321.tif 000008