第 43 回地盤工学研究発表会
2008 年７月

138

D - 05 （広島）
東大阪平野から採取された洪積粘土の長期圧密試験

圧密試験，二次圧密，洪積層

大阪大学大学院

小田和広（国際），丹原秀大（学生）

地域地盤環境研究所

藤原照幸（国際），長屋淳一（国際）

京都大学防災研究所

三村衛（国際）大阪市立大学大学院

大島昭彦（国際）

名城大学理工学部
京都大学大学院

小高猛司（国際）
肥後陽介（国際）

１．はじめに大阪湾の洪積粘土は，現在の土被り圧よりも大きな圧力が加えられていないにもかかわらず，通常の圧密試験から得られる圧密降伏応力は現在の土被り圧よりも大きい．ただし，その圧密挙動はメカニカルな載荷・除荷履歴によって過圧密化した粘土と異なっている．例えば，長期圧密試験では，①載荷圧力が圧密降伏応力よりも小さい場合でも，載荷後 1 日以上経過した後に圧縮ひずみが顕著になりはじめ，時間の経過に伴い無視し得ないほど増大する．②ひずみ速度の低下にともない圧密降伏応力が小さくなるとともに，圧縮曲線の形状もフラットに変化する 1)．ところで，洪積粘土層は大阪平野の東側の東大阪地域にも存在している．これは，この地域もかつて海域であったことを意味している．ただし，地形的にみて，海進時における東大阪地域は内湾であり，淀川やその他の中小河川がその環境に大きな影響を及ぼしていたことが推察される．すなわち，洪積粘土が堆積したときの環境は，大阪湾域のそれとは大きく異なっていたと考えられる．本研究では，粘土の圧密挙動と堆積環境の関係を解明するための研究 2)の一環として，東大阪地域から採取された洪積粘土（Ma12）に対して長期圧密試験を行い，その圧密特性を明らかにする．
２．長期圧密試験の概要
表-1 は長期圧密試験を実施した粘土試料の特性を示している．東大阪新庄地区および寝屋川地区で採取された両試料とも塑性図において CH に分類される．また，いずれの粘土もその圧密降伏応力が原位置における土被り圧よりも大きい．なお，長期圧密試験では土被り圧と圧密降伏応力を考慮して載荷圧力を決定した 2)．
３．圧縮ひずみの経時変化
図-1 と-2 はそれぞれ東大阪新庄粘土および寝屋川粘土における圧表-1

縮ひずみの経時変化を示している．東大阪新庄粘土では，載荷圧力粘土試料の特性試験試料
東大阪新庄 寝屋川
35.0~35.5
35.1~36.063.249.5
106.261.9
33.125.1が 549kPa 以上のケースにおいて顕著な圧縮ひずみが生じた．
載荷圧力が 980kPa のケースでは，圧縮ひずみの経時変化を表す曲線は，正る圧縮ひずみが二次圧密によるそれに比して大きかったためである．

採取深度 (m)wn (%)wL (%)wP (%)

定ひずみ速度圧密試験における圧密降伏応力とほぼ等しい載荷圧力

p0 (kPa)294333が 764kPa のケースでは，圧縮ひずみは時間の対数に対して直線的に

pc [oedometer] (kPa)

539722増加した．これは，一次圧密によって生じる圧縮ひずみが小さく，pc [CRS] (kPa)745-規圧密粘土において一般的に見られるような逆 S 字形となった．これは，載荷圧力が圧密降伏応力よりも大く，一次圧密によって生じ二次圧密によるそれとの区分が困難であったためである．また，段階載荷圧密試験における圧密降伏応力とほぼ等しい載荷圧力が-0.05549kPa のケースでは，載荷後約 103 分経過した時点から顕著な圧縮ひ0.00

東大阪新庄粘土

規圧密粘土において一般的に見られるような逆 S 字形になった．載荷234561x10

1x101x101x10のケースでは，圧縮ひずみと経過時間の対数の関係を表す曲線は，正1x10-20.25

1x10寝屋川粘土の場合，載荷圧力が圧密降伏応力の約 2 倍である 1450kPa

10.20生じなかった．

1x10□ :294KPa△ :402KPa▽ :549KPa○ :764KPa■ :980KPa
0圧密降伏応力よりも小さい 402kPa のケースでは顕著な圧縮ひずみは載荷圧力0.151x10される挙動と同様である．なお，載荷圧力が土被り圧よりも大きいが0.10-1

象は，大阪湾における洪積粘土の長期圧密試験において一般的に観察

0.051x10

じず，時間がある程度経過した後に顕著な圧縮ひずみが生じ始める現

圧縮ひずみずみが生じ始めた．このように載荷直後には圧縮ひずみがほとんど生

経過時間 (min)

圧力が 960kPa のケースでは，圧縮ひずみと経過時間の対数の関係はほ図-1

ぼ直線となった．この両者はいずれの載荷直後から圧縮ひずみが発生土）

圧縮ひずみの経時変化（東大阪新庄粘A series of long-term consolidation test of upper Pleistocene clays sampled in Higashi-Osaka Plain, Oda, K. & Tanbara, H. (OsakaUniv.), Fujiwara, T. & Nagaya, J. (GRI), Mimura, M. (DPRI, Kyoto Univ.), Ohshima, A. (Osaka City Univ.), Kodaka, T. (MeijoUniv.), Higo, Y. (Kyoto Univ.)275

-0.05

した．一方，載荷圧力が圧密降伏応力とほぼ等しい 725kPa のケースで3は，載荷後約 10 分経過した時点から圧縮ひずみが顕著になり始めた．

４．圧縮曲線に及ぼすひずみ速度の影響
図-3～4 はそれぞれ東大阪新庄粘土および寝屋川粘土の圧縮曲線に圧縮ひずみ

なお，載荷圧力が土被り圧よりも大きいが圧密降伏応力よりも小さい
549kPa および 431kPa のケースでは顕著な圧縮ひずみは生じなかった．

寝屋川粘土

0.00
0.050.10

載荷圧力□ :333KPa

0.15 △ :431KPa▽ :549KPa

及ぼすひずみ速度の影響を示している．なお，図-3 には定ひずみ速度0.20 ○ :725KPa

61x10

51x10

41x10

31x1021下方に移動した．ただし，ひずみ速度が 10-6(1/min)の場合を除けば，1x10

東大阪新庄粘土の場合，ひずみ速度の低下に伴い圧縮曲線は徐々に

1x10

1x10-1験の結果のみを併せて示している．

1x100.250■ :960KPa● :1450KPa

圧密試験および段階載荷圧密試験の結果を，図-4 には段階載荷圧密試

経過時間 (min)図-2

鉛直応力が 764kPa および 980kPa においてのみそれらは下方へ移動し圧縮ひずみの経時変化（寝屋川粘土）た．このため，ひずみ速度が 10-5(1/min)までは，それぞれのひずみ-0.05

速度に応じた圧縮曲線から得られる圧密降伏応力はほぼ一致する．
-6

ただし，ひずみ速度が 10 (1/min)になると鉛直応力が 549kPa におい0.00ている．なお，ひずみ速度が 10-2(1/min)の圧縮曲線においても，鉛直応力が 764kPa から 980kPa にかけての圧縮曲線の傾きが小さくなっている．これは，鉛直応 力が 980kPa の場合，ひずみ速度が-210 (1/min)では未だ一次圧密が終了していないためである．定ひず

圧縮ひずみ (%)て圧縮ひずみが顕著になるため，圧縮曲線そのものの形状が変化しプロット及び実線：長期圧密試験
破線：定ひずみ速度圧密試験
白抜き及び一点鎖線：段階載荷圧密試験

0.05
0.100.15

み速度圧密試験から得られる圧縮曲線は，長期圧密試験から得られ0.20るそれよりも右側にシフトしている．その結果，定ひずみ速度圧密試験から得られる圧密降伏応力の方が，超長期圧密試験から得られ東大阪新庄粘土
ひずみ速度(1/min)-2● :10 (1/min)-3▲ :10 (1/min)-4▼ :10 (1/min)-5■ :10 (1/min)-6◆ :10 (1/min)

0.25
200

るそれよりも大きい．また，定ひずみ速度圧密試験から得られる圧1000鉛直応力 (kPa)2000

縮曲線のうち，その傾きの大きい方は，長期圧密試験から得られる圧縮曲線と正規圧密領域においてほぼ並行している．さらに，段階載荷圧密試験から得られた圧縮曲線は長期圧密試験から得られたそれとほぼ一致した．このため，段階載荷圧密試験から得られる圧密図-3

阪新庄粘土）

降伏応力と長期圧密試験から得られるそれとはほぼ一致する．

-0.05

寝屋川粘土の場合もひずみ速度の低下に伴い圧縮曲線は徐々にる．また，段階載荷圧密試験から得られる圧縮曲線は長期圧密試験
から得られるそれとほぼ一致した．このため，両方の試験から得られる圧密降伏応力はほぼ一致する．

圧縮ひずみ (%)

異なるそれぞれの圧縮曲線から得られる圧密降伏応力はほぼ一致す

５．まとめ

0.05
0.10
寝屋川粘土

0.15
0.20

本研究では，東大阪地域から採取された二種類の洪積粘土（Ma12）

ひずみ速度(1/min)-2● :10 (1/min)-3▲ :10 (1/min)-4▼ :10 (1/min)-5■ :10 (1/min)-6◆ :10 (1/min)

0.25
200

に対して長期圧密試験を実施し，それらの長期圧密挙動を明らかにした．本論文によって得られた主な知見は以下の通りである．
1)

黒プロット及び実線：長期圧密試験
白抜き及び一点鎖線：段階載荷圧密試験

0.00

下方に移動した．ただし，ひずみ速度の影響が顕著であったのは鉛直応力が 725kPa 以上の場合のみであった．このため，ひずみ速度が圧縮曲線に及ぼすひずみ速度の影響（東大段階載荷圧密試験から得られた圧密降伏応力とほぼ等しいかそ

図-4

れよりも大きな載荷圧力が加えられないと顕著な圧縮ひずみが川粘土）

1000
鉛直応力 (kPa)2000

圧縮曲線に及ぼすひずみ速度の影響（寝屋生じない．
2)

長期圧密試験から得られる圧縮曲線は，段階載荷圧密試験から得られるそれとほぼ一致する．

3)

ひずみ速度が変化しても，圧密降伏応力の大幅な変化をともなうような圧縮曲線の形状の変化は起こらない．

謝辞
本研究は KG-NET･関西圏地盤研究会の支援を受け，その研究活動の一環として実施されたものである．
参考文献
1)

大阪湾地盤情報の研究協議会

大阪湾地盤情報研究委員会編(2002)：ベイエリアの地盤と建設－大阪湾を例として－ 4.2 大阪湾洪積粘土の長期圧密特性，pp.386-406.
2)

KG-NET･関西圏地盤研究会(2007)：新関西地盤－大阪平野から大阪湾－ 4.5.2 洪積粘土の長期圧密特性，pp.112-117.

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