堆積軟岩地盤のひずみの局所化を伴う進行的破壊の研究

沉积软岩地层中伴随应变局部化的渐进断裂研究

基本信息

批准号：
07455188
负责人：
龍岡文夫
金额：
$ 3.46万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

堆積軟岩地盤の支持力を合理的に算定するためには、軟岩材料のピーク後の軟化時のせん断層の応力〜ひずみ関係を正確に測定し、それを定式化することが必要不可欠である。本研究ではせん断層の応力〜ひずみ関係の掌握を念頭に置き、そのための実験機の試作、および典型的な実験結果を得るところまで、単年度で遂行した。具体的には、まずはじめに軟岩用の平面ひずみ圧縮試験機を試作した。軟岩は通常の土質材料と比して、もともと剛性が非常に大きいために、破壊時に大きな弾性エネルギーの解放が現れる。このため、新たに高要量の高剛性の載荷枠を試作した。また、三軸セルもローラー付ペデスタルを開発する事により、せん断層も拘束無く発生でき、さらにこのことより載荷軸に無理な偏心荷重が加わらないように改良を施した。また、軟岩材料を高圧下において実験が行えるように、高圧サーボ弁をもちて30kgf/cm^2までの圧力が安定して供給できるシステムも新たに作成した。次にこれらのシステムを用いて、実際に平面ひずみ圧縮試験を行った。実験はブロックサンプリングで採取された、乱れの少ない均質な堆積軟岩試料を用いた。一連の実験ににより次の成果を得た。(1)堆積軟岩において、せん断層発生後のせん断層内部での横ずれ量とせん断層に垂直なダイレイタンシー量を求めることに成功した。(2)それに付随して、せん断層の入っていない部分では、弾性除荷が起こっていることを性格に測定する事にも成功した。(3)堆積軟岩の場合、ピーク荷重付近でせん断層が発生し、残留状態に達するまでに、横ずれ量は約1mm,ダイレイタンシー量は約0.5mmであることが判明した。(4)せん断層内部の堆積膨脹は、残留状態でも明確に認められた。また、軟岩の実験結果を用いて軟岩地盤のモデル化を試み、新たに構築したワークステーションのシステムにより、変形予測解析も同時に行った。

为了合理计算沉积软岩地基的承载力，必须准确测量并制定软岩材料峰值软化时剪切层的应力应变关系。本研究重点了解剪切层中的应力应变关系，仅一年时间就完成了样机实验机的搭建并取得了典型的实验结果。具体来说，我们首先创建了一个用于软岩的平面应变压缩测试仪原型。由于软岩石本质上比普通土质材料坚硬得多，因此在破裂时会释放大量弹性能。为此，新型高要求、高刚性的装载框架原型诞生。此外，通过开发用于三轴单元的带有滚轮的基座，可以不受限制地产生剪切层，并且已经进行了改进以防止过度的偏心载荷施加到加载轴上。此外，为了在高压下对软岩材料进行实验，我们创建了一个带有高压伺服阀的新系统，可以稳定地提供高达30 kgf/cm^2的压力。接下来，我们实际上使用这些系统进行了平面应变压缩测试。实验采用块取样采集的扰动较小的均质沉积软岩样品。通过一系列的实验，我们得到了以下结果。 (1)在沉积软岩中，我们成功地测定了剪切层形成后剪切层内的走滑量和垂直于剪切层的剪胀量。 (2) 同时，我们还成功地测量了在不存在剪切层的区域中发生弹性卸载的事实。（3）对于沉积软岩，在峰值载荷附近出现剪切层，在达到残余状态之前，走滑量约为1 mm，剪胀量约为0.5 mm。 (4)即使在残余状态下，也可以清楚地观察到剪切层内部的沉积膨胀。我们还尝试利用软岩实验的结果对软岩地面进行建模，并同时使用新构建的工作站系统进行变形预测分析。