2011技術者交流会 in 名古屋

供試体の寸法変化が一軸圧縮試験結果に及ぼす影響
中部土質試験協同組合

1. はじめに

○芝原高行

加藤雅也

石原聖子

坪田邦治

8試料の内訳は、粘性土4試料(a～d)、有機質土2試料(e,f)、砂質粘性土2試料(g,h)である。

試料のサンプリング長が不足する場合や、サンプリング状態が不均質である等の理由で、顧客の求める力学試験が実施できないことがある。社団法人地盤工学会の発行する「地盤材料試験の方法と解説」（2010.11）によると、「土の一軸圧縮試験 5.1供試体の形状及び寸法について、形状は円柱、直径は3.5㎝又は5cm、高さは直径の1.8倍～2.5倍」としている。加えて、規格の解説2.3.3(1)では、LSM「直径と高さの比について、洪積および沖積粘土の場合、直径と高さの比が1～3の範囲内では一軸圧縮強さはほと

図-1 試料の成形方法

んど変化しないという実験結果に基づき、2を基準として幅をもたせた」との記載がある1)。

表-1 試料の物理的特性

ρs(g/cm3)wn (%)wL (%)
wp (%)

a2.68842.950.6
26.3

b2.654
47.7
68.6
31.5

c2.601
41.9
44.9
24.4

d2.653
50.3
54.9
25.2

ρs(g/cm3)wn (%)wL (%)
wp (%)

e2.326
117.9
119.4
65.8

f2.448
162.7
151.5
62.2

g2.743
53.0
47.5
29.3

h2.686
35.0
48.6
20.0

一軸圧縮試験において、供試体の寸法変化が試験結果に及ぼす影響が少ないのであれば、前述のような場合でも学会基準を満たさない高さの供試体での一軸圧縮強さを参考値として考えることが可能ではないだろうか。
このことを実証するために、今回の実験では直径と高さの比(H/D 比)を2.0、1.5、1.0の円柱供試体に対して一軸圧縮試験を実施し、一軸圧縮強さとひずみに及ぼす影響について検討した。

2. 試験概要
2.1 試験試料実験に使用した試料は当組合に持ち込まれたサンプリ

3. 実験結果および考察

ング試料である。なるべく均質な試料で実験をするため

図-2(a)～(h)はそれぞれの供試体の応力-ひずみ曲線をに、直径7.5cm 高さ10cm の試料を二つ割りにして、一方示したものである。また図-3は各試料の L、M、S 供試で直径3.5cm 高さ7cm の供試体(以下、L 供試体)を成形、体の一軸圧縮強さをプロットしたもので、図-4は同様に残りの一方で直径3.5cm 高さ5.25cm(以下、M 供試体)、直ひずみをプロットしたものである。

径3.5cm 高さ3.5cm(以下、S 供試体)の3本の供試体を成形

粘性土(a)～(d)では全ての試料で M 供試体が最も強いした(図-1参照)。また、試料の物理的特性については表qu となっており、有機質土(e)､(f)では M 供試体と S 供試-1に示す。

体が、砂質粘性土(g)､(h)では S 供試体が最も強い qu とな

2.2 試験方法っている。地盤工学会の規定する範囲にある L 供試体が試験は JIS A 1216「土の一軸圧縮試験方法」に準拠す

最も強い qu を示す試料は今回の実験では無かった。

るものとした。具体的には、供試体はトリマーとワイヤ最も強い qu の供試体と L 供試体との差を比較した場ーソーで円柱形とした後、直ナイフで仕上げ、マイター合、b･c･h で約20%の差があるものの、h に関してはひずボックスを用いて所定の H/D 比となるように成形した。

みが大きくなっており砂質粘性土であるためにピークが一軸圧縮試験はひずみ制御方式で行い、せん断時のひでず qu が大きくなったと推測できる。他の試料では約4ずみ速度は1.0%/min とした。さらに、供試体作成後の含～10%の差の範囲内であり顕著な差はみられない。

水比の変化を避けるため、トリミング後ただちに実験をひずみは最も強い qu の供試体がひずみも大きくなる開始した。

傾向がある。しかし、粘性土では明瞭なピークが認めら

1) 試験数量れるものの、有機質土、砂質粘性土では明瞭なピークが試験は8試料(a～h)を実施した。1試料から図-1を参認められず、軸ひずみがピークを迎えた後はほぼ一定値考にして3供試体を成形した。

を示している。

2) 試料の選定

注意すべきことは、有機物含有量の多い有機質土の場- 49 -

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合には、「地盤材料試験の方法と解説」第8編 2.8.1でも問題点が指摘されているように、数多くの一軸圧縮試験を200的に判断することが必要になるであろう。また、供試体寸法が小さくなるに伴って、未分解の有機物が偏って混入してしまう可能性もあり、シンウォールチューブから押し出した試料をそのままの直径で試験したほうが適切な試験結果となると思われる。
後者の問題については、不均質に砂が混入する試料に一軸圧縮強さ qu (kN/m 2 )実施し、それらの結果と他の室内試験結果を併せて総合L

MabS150100500も同様のことが言えるため、試験結果の判断には十分注意が必要だと思われる。

cdefgh2

図-3 各試料L,M ,S供試体の一軸圧縮強さ(kN/m )15200200(a)(b)

18016016014014012012010010080806060404020

軸ひずみ (%)

18020000246810121420016014014012012010010080806060404020200024681012468101412MSabc10514(d)18016002200(c)1800L0defgh

図-4 各試料L,M ,S供試体のひずみ(%)

4 終わりに02468101214JIS A 1107-1993「コンクリートからのコア及びはりの切取り方法並びに強度試験方法」では、「供試体の高さが200200(e)18016014014012012010010080806060404020200

その直径の2倍より小さい場合に補正係数を乗じて供試(f)180160体の強度に換算する」との記載がある(表-2参照)2)。しかし今回の試験結果からは、M 供試体が強い強度を示す傾向はあるものの、補正係数を求められるほどの安定した差が出たわけではなかった。ただ、供試体寸法の高さが00246810121402468101214

学会基準より小さくても十分に参考値として使用できることはわかった。

200200(g)18016016014014012012010010080806060404020200(h)180

今後の課題としては、今回の試験では十分な試料数がなくデータが少ないため、追加の試験を実施し検証してみることと、H/D 比が3.0、2.5の場合も試験を実施することである。併せて、ひずみ速度の影響に関しても実験を追加して実施していきたい。
表-2 JIS A 1107 補正係数

0024681012140246810

図-2 応力-ひずみ曲線

X 軸:軸ひずみ(%)
LMY 軸:圧縮応力 qu (kN/m2)
S1214

高さと直径の比 h/d2.00
1.75
1.501.251.00

補正係数1.000.980.960.930.89

備考
h/d がこの表に示す値の中間にある
場合、補正係数は補間して求める《引用・参考文献》
1)地盤工学会編:地盤材料試験の方法と解説-二分冊の2p.542、p.544図-4 各試料 L,M,S 供試体のひずみ(%)2)JIS A 1107-1993:コンクリート標準示方書 [規準編]p.296

2002年制定