質問: ダイラタンシー現象と液状化現象の違い ダイラタンシー現象も液状化現象も粒子と水の混合物に振動や力を加えるという点では同じなのに、なぜまったく逆の事が起こるのでしょうか。水との比率などが関係あるのでしょうか。 あと混ぜるのを水じゃなくて油とか別のものにするとどうなるのでしょうか。教えてください。
回答: ダイラタンシー現象の良く知られた例は、非常に濃厚な澱粉や コロイド粒子溶液(コロイドゾル)です。 静止状態でコロイド粒子は最密充填状態にあり、粒子の僅かな隙間に 溶媒が詰まっています。この様な体系に専断等の刺激が働くと、 最密充填は壊され粗くなり、粒子間の溶媒は引かれそれに抵抗する 力が働くため流れにくくなります。 専断の速度が大きいほど抵抗は大きくなり流れにくくなります。 ここで言う専断とは、豆腐の上下面に面と平行な力を上下逆方向に 働かせることです。 液状化現象は、円筒に砂と水を入れたモデルで説明されます。 円筒を上下方向に引く力が働くときには、上の例と似た力が働きます。 しかし、その効果は砂/水系の場合それほど大きくはありません。 円筒を上下から圧縮する力が働く時には、水も瞬時に圧縮され、 反発力が粒子に働き、粒子同士は孤立する方向に動き、流れ易く なり流動化が起こります。 地震の時には、周期振動により正と負のダイラタンシー効果が同時に 起こるが、正は地盤の抵抗力を増す方向だが効果は小さいのに対し、 負の効果は大きく災害(流動化)に繋がるといえます。 澱粉と水や油の実験楽しそうですね。生徒さんへのデモ準備ですか。 昔レオロジー理論をやりましたが、実験結果とのオーダーを合わせるの が精一杯と言うところで、澱粉等の複雑な系はとてもとてもでした。 今もそれほど変わっていないと思いますが。