(57)【要約】【課題】本考案は、垂直荷重が５００ｋＰａ（土被り換算で層厚２０ｍ程度）まで載荷可能で、試験試料の寸法、整形に対する制約が少なく、５０ｍｍ程度までのせん断変位が測定可能な不連続面を対象とした簡易せん断試験機を提供する。【解決手段】本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機は、平面視で正方形と長方形とを一体並設した平坦面を形成する剛性のベースフレーム１と、該ベースフレーム１の正方形面に載置固定された垂直力載荷装置２と、前記ベースフレームの長方形面に載置固定されたせん断力載荷装置３とから構成されるので、室内試験だけでなく、現地に持ち込んで試験することができ、垂直力が５００ｋＰａ（土被り換算で層厚２０ｍ程度）まで載荷可能で、試験試料の寸法、整形に対する制約が少なく、５０ｍｍ程度までのせん断変位が測定できる効果がある。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
平面視で正方形と長方形とを一体並設した平坦面を形成する剛性のベースフレームと、該ベースフレームの正方形面に載置固定された垂直力載荷装置と、前記ベースフレームの長方形面に載置固定されたせん断力載荷装置とから構成されることを特徴とする不連続面を対象とした簡易せん断試験機。
【請求項２】
前記ベースフレームの正方形面には、前記ベースフレームの正方形の前記長方形面とは反対側に固定される、垂直面を有する反力台と、該反力台の左右に供試体間隔を空けて対向する、垂直面を有する下盤供試体側面固定台をそれぞれ設けていることを特徴とする請求項１記載の不連続面を対象とした簡易せん断試験機。
【請求項３】
前記垂直力載荷装置は、前記ベースフレームの正方形の四隅にそれぞれ立設された支柱と、該支柱の先端同士を固定する鉛直反力フレームと、該鉛直反力フレームの中央下面に固定されたシリンダーベースと、該シリンダーベースに下向きに固定された垂直力用単動シリンダと、該垂直力用単動シリンダの先端ロッドに固定されたロードセル固定フランジと、該ロードセル固定フランジに固定された荷重変換器とからなることを特徴とする請求項１記載の不連続面を対象とした簡易せん断試験機。
【請求項４】
前記垂直力用単動シリンダは、高圧ナイロンホースの両端に形成したワンタッチカプラを介して手動で往復動される駆動レバーを有する単動シリンダ用手動ポンプに接続されることを特徴とする請求項３記載の不連続面を対象とした簡易せん断試験機。
【請求項５】
前記せん断力載荷装置は、前記ベースフレームの長方形面の他端部に固定され、前記反力台の垂直面と対向する垂直面を有するジャッキ反力台と、該ジャッキ反力台の垂直面に積層されたジャッキ横移動調節板と、該ジャッキ横移動調節板を挟んで前記ジャッキ反力台の垂直面に一体に積層固定されたジャッキ固定板と、該ジャッキ固定板に固定されたせん断力用単動シリンダと、該せん断力用単動シリンダの先端ロッドに固定されたロードセル固定フランジと、該ロードセル固定フランジに固定された荷重変換器とからなることを特徴とする請求項１記載の不連続面を対象とした簡易せん断試験機。
【請求項６】
前記せん断力用単動シリンダは、高圧ナイロンホースの両端に形成したワンタッチカプラを介して手動で往復動される駆動レバーを有する単動シリンダ用手動ポンプに接続されることを特徴とする請求項５記載の不連続面を対象とした簡易せん断試験機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、地層の層理面を主とした不連続面のせん断強度を測定する不連続面を対象とした簡易せん断試験機に関する。
【背景技術】
【０００２】
東北地方・第三紀層堆積軟岩地帯の切土法面では、切土による応力開放あるいは切土後の豪雨を誘因とする岩盤崩壊が数多く発生している。
さらに、近年発生した地震、例えば２００３年７月の宮城県北部地震、２００４年１０月の新潟中越地震でも数多くの岩盤崩壊が発生している。
これらの崩壊はいずれも弱面とされる不連続面を崩壊面として発生しているが、不連続面のせん断強度は未だ十分に解明されていないのが実情である。
本出願人らは人力載荷による簡易なせん断試験方法を考案し、層理面を主とした不連続面のせん断強度を測定してきた（非特許文献１を参照）。結果は地質毎、さらには挟在物の有無、水でぬれているかいないか等の不連続面の状況毎に区分して整理してきた。測定したせん断強度に関しては、崩壊現場の安定解析に適用し、その有用性を検証してきた。  このほか、直接、現場で不連続面のせん断強度を測定した報告が知られている（特許文献１、非特許文献２、３を参照）。
以上のように、これまで報告されている不連続面のせん断強度は簡易なせん断試験機を用いたものであり、載荷可能な垂直荷重は１５０ｋＰａ（土被り換算で層厚６ｍ程度）程度と小さく、せん断面に併せた整形が必要である。さらに、測定可能なせん断変位は十数ｍｍが限度であった。
【特許文献１】特開２００２−２１２９３８号公報
【非特許文献１】小松順一、村岡洋、阿部真郎、三田地利之「軟岩切土法面における岩盤崩壊の地質的素因と不連続面のせん断強度」日本地すべり学会誌  第４１巻第６号  ２００５年３月
【非特許文献２】山本哲郎、鈴木素之、寺山崇、原田博「斜面崩壊の素因となる不連続面のせん断強度の評価方法」土と基礎  ４９−７  ２００１年７月
【非特許文献３】由田恵美、高島誠、柴崎達也、山崎孝成、石栗一良「中越地震により再滑動した岩盤地すべりのすべり面の特徴とそのせん断強度」  第４５回地すべり研究発表会講演集  ２００６年８月
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
本考案は、垂直荷重が５００ｋＰａ（土被り換算で層厚２０ｍ程度）まで載荷可能で、試験試料の寸法、整形に対する制約が少なく、５０ｍｍ程度までのせん断変位が測定可能な不連続面を対象とした簡易せん断試験機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機は、平面視で正方形と長方形とを一体並設した平坦面を形成する剛性のベースフレームと、該ベースフレームの正方形面に載置固定された垂直力載荷装置と、前記ベースフレームの長方形面に載置固定されたせん断力載荷装置とから構成されるものである。  
前記ベースフレームの正方形面には、前記ベースフレームの正方形の前記長方形面とは反対側に固定される、垂直面を有する反力台と、該反力台の左右に供試体間隔を空けて対向する、垂直面を有する下盤供試体側面固定台をそれぞれ設けている。
前記垂直力載荷装置は、前記ベースフレームの正方形の四隅にそれぞれ立設された支柱と、該支柱の先端同士を固定する鉛直反力フレームと、該鉛直反力フレームの中央下面に固定されたシリンダーベースと、該シリンダーベースに下向きに固定された垂直力用単動シリンダと、該垂直力用単動シリンダの先端ロッドに固定されたロードセル固定フランジと、該ロードセル固定フランジに固定された荷重変換器とからなる。
前記垂直力用単動シリンダは、高圧ナイロンホースの両端に形成したワンタッチカプラを介して手動で往復動される駆動レバーを有する単動シリンダ用手動ポンプに接続される。
前記せん断力載荷装置は、前記ベースフレームの長方形面の他端部に固定され、前記反力台の垂直面と対向する垂直面を有するジャッキ反力台と、該ジャッキ反力台の垂直面に積層されたジャッキ横移動調節板と、該ジャッキ横移動調節板を挟んで前記ジャッキ反力台の垂直面に一体に積層固定されたジャッキ固定板と、該ジャッキ固定板に固定されたせん断力用単動シリンダと、該せん断力用単動シリンダの先端ロッドに固定されたロードセル固定フランジと、該ロードセル固定フランジに固定された荷重変換器とからなる。
前記せん断力用単動シリンダは、高圧ナイロンホースの両端に形成したワンタッチカプラを介して手動で往復動される駆動レバーを有する単動シリンダ用手動ポンプに接続される。
【考案の効果】
【０００５】
本考案の不連続面を対象としたせん断試験機は、平面視で正方形と長方形とを一体並設した平坦面を形成する剛性のベースフレームと、該ベースフレームの正方形面に載置固定された垂直力載荷装置と、前記ベースフレームの長方形面に載置固定されたせん断力載荷装置とから構成されるので、室内試験だけでなく、現地に持ち込んで試験することができ、垂直力が５００ｋＰａ（土被り換算で層厚２０ｍ程度）まで載荷可能で、試験試料の寸法、整形に対する制約が少なく、５０ｍｍ程度までのせん断変位が測定できる効果がある。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００６】
本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機の一実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１の正面図及び図２の平面図に示すように、本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機は、平面視で正方形と長方形とを一体並設した平坦面を形成する剛性のベースフレーム１と、該ベースフレーム１の正方形面に載置固定された垂直力載荷装置２と、前記ベースフレーム１の正方形面の一辺に連結された長方形面に載置固定されたせん断力載荷装置３とから構成される。
【０００７】
前記ベースフレーム１の正方形面には、前記ベースフレーム１の正方形の前記長方形面とは反対側に固定される、矩形状の垂直面を有する断面Ｌ字形の反力台４と、該反力台４の左右両側に供試体間隔を空けて対向する、矩形状の垂直面を有する断面Ｌ字形の下盤供試体側面固定台５をそれぞれ設ける。
前記下盤供試体側面固定台５の垂直面上部には、せん断箱側面拘束調整金物６を設け、摘み付ネジボルト７を螺合することにより前記せん断箱側面拘束調整金物６を調整可能となっている。
【０００８】
前記垂直力載荷装置２は、前記ベースフレーム１の正方形の四隅にそれぞれ直立された支柱８を設け、該支柱８の先端同士を対角線状に固定するＸ字形状の鉛直反力フレーム９を設け、該鉛直反力フレーム９の中央下面に固定された円板状のシリンダーベース１０を設け、該シリンダーベース１０に下向きに固定された垂直力用単動シリンダ１１を設け、該垂直力用単動シリンダ１１の先端ロッドに固定されたロードセル固定フランジ１２を設け、該ロードセル固定フランジ１２に固定された荷重変換器１３を設ける。
【０００９】
前記垂直力用単動シリンダ１１は、高圧ナイロンホース１４の両端に形成したワンタッチカプラ１５を介して手動で往復動される駆動レバー１６を有する単動シリンダ用手動ポンプ１７に接続される。
前記単動シリンダ用手動ポンプ１７出口には圧力計取付金具１８を介して圧力計１９が接続されるが、荷重変換器１３、２５および変位計とデータロガー(記録装置)を接続して、垂直荷重、せん断荷重、せん断変位を自動記録する方が良い。
【００１０】
前記せん断力載荷装置３は、前記ベースフレーム１の正方形面の一辺に連結された長方形面の他端部に固定され、前記反力台４の垂直面と対向する矩形状の垂直面を有する断面Ｌ字形のジャッキ反力台２０を設け、該ジャッキ反力台２０の垂直面に積層された矩形状のジャッキ横移動調節板２１を設け、該ジャッキ横移動調節板２１を挟んで前記ジャッキ反力台２０の垂直面に一体に積層固定された矩形状のジャッキ固定板２２を設け、該ジャッキ固定板２２に固定されたせん断力用単動シリンダ２３を設け、該せん断力用単動シリンダ２３の先端ロッドに固定されたロードセル固定フランジ２４を設け、該ロードセル固定フランジ２４に固定された荷重変換器２５を設ける。
【００１１】
前記せん断力用単動シリンダ２３は、高圧ナイロンホース１４の両端に形成したワンタッチカプラ１５を介して手動で往復動される駆動レバー１６を有する単動シリンダ用手動ポンプ１７に接続される。
前記単動シリンダ用手動ポンプ１７出口には圧力計取付金具１８を介して圧力計１９が接続されるが、荷重変換器１３、２５および変位計とデータロガー(記録装置)を接続して、垂直荷重、せん断荷重、せん断変位を自動記録する方が良い。
【００１２】
次に、本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
予め、せん断する面を挟んで上盤、下盤の岩盤を採取し、供試体Ａを試料の標準寸法に粗整形する。
試料の標準寸法は、上盤が横１００ｍｍ×縦１００ｍｍ×高さ４０ｍｍ、下盤が横２００ｍｍ×縦２００ｍｍ×高さ１００ｍｍであるが、拘束される寸法は上盤の横寸法である。
前記ベースフレーム１の正方形面の中央に供試体Ａを置き、図３の右側面図に示すように下盤の両側面を下盤供試体側面固定台５により挟持して固定する。
そして、図１に示すように、前記ベースフレーム１の正方形の前記長方形面とは反対側に反力台４を前記供試体Ａに当接させて固定する。
なお、前記下盤供試体側面固定台５は、前記下盤供試体側面固定台５の水平面の長孔（図示せず）とベースフレーム１の取付けネジ（図示せず）により位置調整が可能となっている。
【００１３】
次に、図１に示すように、せん断箱２６を前記供試体Ａの上盤全体に被せる。
前記せん断箱２６の外側面には、図１、図２に示すように、前記せん断力載荷装置３に対向する側に水平力支持金物２７が固定されている。
一方、図２に示すように、左右両側の下盤供試体側面固定台５のせん断箱側面拘束調整金物６により、該せん断箱側面拘束調整金物６の摘み付ネジボルト７を螺合調節し、図３に示すように、垂直平板の垂直軸を中心に回転するローラーが等間隔で多数設けられた垂直フラットゲージ２８により前記せん断箱２６の側面を両側から挟持して固定する。
そして、図１に示すように、前記せん断箱２６の上に水平平板の水平軸を中心に回転するローラーが等間隔で多数設けられた水平フラットゲージ２９を載せ、該水平フラットゲージ２９の上に載荷板３０を載せる。
前記載荷板３０は、下部が前記せん断箱２６と同一の矩形状平面を有し、上部が荷重変換器１３と同一の円形平面を有する円錐体形状となっている。
なお、前記垂直フラットゲージ２８及び水平フラットゲージ２９のローラーは、前記せん断箱２６が移動する際の摩擦をゼロにするために設けられている。
【００１４】
つぎに、手動により単動シリンダ用手動ポンプ１７を駆動して垂直力用単動シリンダ１１のロッドを伸長させ、荷重変換器１３を介して載荷板３０、即ち供試体Ａに一定の垂直荷重を掛ける。
一方、同様に手動により単動シリンダ用手動ポンプ１７を駆動してせん断力用単動シリンダ２３のロッドを伸長させ、荷重変換器２５を介して水平力支持金物２７、即ちせん断箱２６にせん断荷重を掛ける。
前記せん断箱２６にせん断荷重を掛けると、供試体Ａの下盤が下盤供試体側面固定台５に固定されているため供試体Ａの上盤のみが変位し、この時の垂直荷重、せん断荷重および供試体Ａの上盤の変位を測定する。
なお、荷重変換器１３、２５および変位計とデータロガー(記録装置)を接続して、垂直荷重、せん断荷重、せん断変位を自動記録する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機の正面図である。
【図２】本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機の一部省略平面図である。
【図３】本考案の不連続面を対象とした簡易せん断試験機の右側面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  ベースフレーム
２  垂直力載荷装置
３  せん断力載荷装置
４  反力台
５  下盤供試体側面固定台
６  せん断箱側面拘束調整金物
７  摘み付ネジボルト
８  支柱
９  鉛直反力フレーム
１０  シリンダーベース
１１  垂直力用単動シリンダ
１２  ロードセル固定フランジ
１３  荷重変換器
１４  高圧ナイロンホース
１５  ワンタッチカプラ
１６  駆動レバー
１７  単動シリンダ用手動ポンプ
１８  圧力計取付金具
１９  圧力計
２０  ジャッキ反力台
２１  ジャッキ横移動調節板
２２  ジャッキ固定板
２３  せん断力用単動シリンダ
２４  ロードセル固定フランジ
２５  荷重変換器
２６  せん断箱
２７  水平力支持金物
２８  垂直フラットゲージ
２９  水平フラットゲージ
３０  載荷板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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