ジオラボネットワーク 技術者交流会 大阪2012

締固めた砂礫質シルトのせん断特性に関する一考察
中部土質試験協同組合

○ 池田
岩田

1. はじめに謙信
暁

密度条件：実施工で比較的良く採用される D90（ρｄ＝締固めた攪乱試料を圧密非排水三軸圧縮試験した場
合，極端な密詰め砂質土を除き，通常の D 値管理で実施

1.366ｇ/㎝3），含水条件：自然含水比＝45.8％とかなり高いため D90Wwet ＝34.2％とした。

した材料であれば，圧密履歴が無いため正規圧密粘土と②段階載荷による圧密試験は静的締固めでφ＝100mm，同様ｃ’≒0，φ’＝一定として一般に設計では用いられてH＝40mm のブロックを作製し，そこから圧密容器φおり，試験者である筆者の認識も同様であった。一方圧＝60mm，H＝20mm の寸法にトリミングをして実施し密試験の e-logP 曲線は，骨格構造を持った粘土の場合，た。試験は三軸試験を飽和状態で実施するため，試験一定勾配の直線が交差したような形状となるが，締固め前に水浸（飽和）したものと，非水浸（不飽和）の2土の場合，全体になだらかな曲線状となり，間隙比 e の試験を実施した。

変化率は一定ではない。このことから，e と有効応力の③圧密非排水三軸圧縮試験は圧密試験の段階載荷圧力と増加が同調すると考えた場合，非排水三軸圧縮試験から同様の圧密圧力 σc’＝10，20，40，80，160，320，640，求まるｃ’ ，φ’の値は圧密圧力の大きさにより変化し，1280ｋN/ｍ2，背圧は BP=200ｋN/ｍ2で実施し，圧密試1本のモール・クーロン式で近似出来ないと考えられる。

験の e-logP 曲線との比較，また圧密圧力の設定による本報告では，締固めた砂礫質シルトに対し段階載荷にｃ’ ，φ’の変化を検証した。

よる圧密試験・圧密非排水三軸圧縮試験を実施し，圧密試験の e-logP 関係と三軸試験の圧密圧力に対する e との3. 試験結果および考察比較，またｃ’ ，φ’の傾向について検討する。

(1) e-logP 関係について
段階載荷による圧密試験の e-logP 関係と三軸試験圧密2. 試験試料および試験方法

過程後の e-logP 関係を図-2に示す。

（1）試験試料1.10
非水浸標準圧密試験試料は，砂質土や礫質土の場合，圧密圧力が高く1.00

水浸標準圧密なると粒子破砕の影響により，ｃが増加しφが減少する-1のような粒度構成の砂礫質シルト（細粒土）を採用した。e-logP 曲線は粗粒分が多い程，全体に丸い形状になり，分類で細粒土となる本試料の e-logP 曲線は比較的なだらかな形状となることが予想された。物理試験結果は三軸試験圧密過程

0.90

間隙比 e傾向となるため，ため池整備用材料として用いられた図0.800.700.600.50

表-1の通りである。

110100.0
通過質量百分率 （％）

90.0

図-280.0100
圧密圧力 P （ｋN/m2 ）

1000

10000

e-logP 関係（対数軸）70.0

段階載荷による圧密試験では水浸と非水浸について試験60.0を行ったが，両者の差はほとんど認められなかった。こ

50.0
40.0

れは供試体作製時の含水条件が D90Wwet と初期飽和度30.0が高かったため，その差が生じなかったものと考える。

20.0

三軸試験圧密過程後の e-logP 関係は当初の予測では段階

10.0
0.00.001

0.010.1

1

10

100

粒径 （ｍｍ）プロットされると考えていたが，圧密圧力の大きさに比図-1 試験に用いた試料の粒度構成

例してほぼ直線状に e が推移する結果となった。なぜ両表-1 物理試験結果

者の形状に違いが表れたのかについては，段階載荷によ土粒子の密度 自然含水比
3％ｇ/㎝2.746

載荷圧密曲線の形状を保ったまま，やや e が高い下方に

45.8

液性限界％

塑性限界％

塑性指数

分類

84.3

37.9

46.4

砂礫質シルト
MHSG

る圧密には周面摩擦の影響，三軸試験圧密過程には供試体表面空隙へのゴムスリーブ貫入の影響等それぞれに問題がある上，一次元圧密・等方圧密という根本的な違い（2）試験方法もあり，現状でははっきりしない。今後段階載荷による①供試体作製条件は締固め試験（A-c 法）結果をもとに，圧密試験（一次元圧密）と三軸圧密試験（等方圧密）を

「技術者交流会2012」関西同一条件で行い確認する必要がある。

26.22ｋN/ｍ 2 ，φ’の値は39.7°から徐々に減少し最小

図-2の圧密圧力は対数軸で表示しているが，三軸試験モで32.0°まで変化し，圧密圧力設定に依存して変化するール円の作図ではσを通常軸表示するため，圧力軸を通結果となった。

常軸に変換したものを図-3に示す。両者の形状は比較的③実務での圧密圧力設定は最大でも200ｋN/ｍ2程度の場良く似ているが，三軸試験圧密過程後では P＜320ｋN/合がほとんどで，今回の試験結果では主応力差，ｃ’ ，ｍ2の範囲で e の増加傾向が著しく，増加率も一定でないφ’の値が変化する領域で試験をしていると言える。こ2のに対し P＞320ｋN/ｍ ではほぼ一定の傾きを示してお2り，320ｋN/ｍ 前後で傾向に違いが認められるが特徴でのことから，実施工を踏まえた圧密圧力設定で圧密非排水三軸圧縮試験を行うことの重要性が伺える。

ある。

1200

1.101000
主応力 （σa －σｒ ） max （ｋN/m2 )非水浸標準圧密1.00

水浸標準圧密三軸試験圧密過程

間隙比 e0.900.800.70

800600400

2000.60
000.500200

図-3400600800
圧密圧力 P （ｋN/m2 ）

1000

1200

2004001400600
800
1000
圧密圧力 σｃ ’ （ｋN/m2)

12001400

図-4 圧密圧力と主応力差の関係

e-logP 関係（通常軸）1200(2) 圧密圧力の設定によるｃ’ ，φ’の変化についてに，有効側方応力と主応力差の関係を図-5に示す。先述の圧密圧力と e の関係と同様に，圧密圧力320ｋN/ｍ2前後で増加の傾きに僅かではあるが変化がみられ，それに対応する有効側方応力100ｋN/ｍ2近傍でも同様の傾向が

1000
主応力 （σa－σr） （ｋN/m2 )①三軸試験結果から圧密圧力と主応力差の関係を図-4800

600400200みられ、圧密後の e に同調していると考えられる。
②圧密非排水三軸圧縮試験を8つの圧密圧力条件で実施

00

し，圧密圧力が小さい範囲から大きい範囲までのｃ’ ，100200300
有効側方応力 σrf’ （ｋN/m2)

400500φ’の結果を表-2，各モール・クーロン式の線形を集積し

図-5 有効側方応力と主応力差の関係たものを図-6に示す。圧密圧力が低い設定から高い設定

表-2 圧密圧力の設定によるｃ’ ，φ’結果2になるにつれ，ｃ’の値はほぼ0に近い3.25ｋN/ｍ から圧密圧力2σｃ’（ｋN/ｍ ）10202040408080160
160
3203206402

徐々に増加し最大で26.22ｋN/ｍ ，逆にφ’の値は39.7°から徐々に減少し最小で32.0°まで変動した。

4.まとめ①段階載荷による圧密試験により得られる e-logP 曲線と全応力
有効応力
22C（ｋN/ｍ ）φ（°） C’（ｋN/ｍ ） φ’（°）
4018.3918.1
3.2539.780
16.48
20.1
1.00
42.3
160
21.53
17.0
8.67
36.2
32024.0816.610.2936.0
640
28.57
15.7
20.65
32.5
1280
34.07
15.3
26.2232.0500

三軸試験圧密過程後の e-logP 曲線は対数軸で比較する400が，通常軸で比較すると両者の形状は比較的良く似ているように思われた。同一試験条件で一次元圧密と等方圧密を行い対数軸で整理した場合，両者の形状に違いが見られるかについては今後の検討課題である。

τ （ｋN/m2 )と緩やかな曲線と直線という点で差異が認められた

300

200

100②三軸試験圧密後 e-logP 関係と圧密圧力（有効側方応力）－主応力差の関係には，ある圧密圧力までの増加率が00100

可変的で著しく，その後一定してくる点で相関性が認められた。ｃ’ ，φ’の値は上記関係に追随し，ｃ’の2値はほぼ0に近い3.25ｋN/ｍ から徐々に増加し最大で

図-6

200

300

400
σ （ｋN/m2)

500600

モール・クーロン式の推移

700

800