硬質地盤材料の変形特性の除荷過程での時間効果の観測とモデル化

卸载过程中时间对硬地材料变形特性影响的观测和建模

基本信息

批准号：
12875085
负责人：
龍岡文夫
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研穿の目的は、大幅な除荷過程や繰返し載荷過程における硬質地盤材料の変形特性に及ぼす粘性効果を詳細な実験によって明らかにし、上記現象を表現できる構成モデルの枠組みを見いだすことである。特に、除荷過程における負のクリープ現象あるいはクリープ回復現象等の蓄積された弾性ひずみエネルギの時間遅れ解放の現象、および再載荷過程での粘性特性の処女載荷過程での粘性特性への漸近的回帰現象に注目した。この目的のために、各種の硬質地盤材料(硬質粘土、砂、礫、堆積軟岩、セメント改良土)を対象として、二軸試験装置と平面ひずみ圧縮装置を用いた以下の実験を行った。(1)載荷途中での異なる応力レベルと、異なる載荷レベルからの異なる除荷・再載荷レベルにおいて、定ひずみ速度での載荷・除荷に連続したクリープ試験・応力緩和試験。更に、それに連続した定ひずみ速度での載荷・除荷。(2)定ひずみ速度での載荷・除荷過程の途中での、ひずみ加速度を制御した速度の急増・急減試験。(3)除荷過程で非可逆せん断ひずみがゼロになる状態を見いだし、その中立点がひずみ速度がゼロに漸近した時の定ひずみ速度載荷試験での応力・ひずみ関係に一致するかどうかを調べるための、一連の定応力速度除荷試験。以上の試験の繰返し載荷の途中での実施。以上の実験結果を総合して、一義的な下限応力・ひずみ関係が存在し、応力・ひずみ状態がその上方と下方にある時で変形の時間依存性の傾向が逆転するかを調べた。また、実験結果を総合して、非線形三要素レオロジーの枠組みの中で新しい構成モデルを構築した。このモデルでは、「観測される応力」=「非粘性応力б^f」+「粘性応力б^v」、及び「観測されるひずみ速度」=「弾性ひずみ速度ε^e」+「非可逆ひずみ増分ε^<ir>」と仮定されている。本研究により、特に、除荷状態、より広くは繰返し載荷状態におけるσ^vとσ^fの関係に新しい法則性を発見した。最後に、本モデルで実験結果を精度良くシミュレーションできることを見いだした。本モデルを更に発展させることで、繰返し載荷を含む任意の応力状態での粘性効果を受ける変形特性を予測できるモデルを構築する展望を得ることができた。

该作物的目的是通过详细的实验来阐明粘度对硬地面材料的变形特性和重复加载过程的变形特性，并找到可以表达上述现象的组成模型的框架。特别是，弹性角质能量的时间延迟了，例如负载过程中的负蠕变现象或蠕变恢复现象，以及在重印过程中粘性特征的粘性特征的固定回归现象。为此，对使用两个轴测试装置和平面压缩装置进行了以下实验，以用于各种硬磨碎材料（硬粘土，沙子，砾石，砾石，水泥改善土壤）。（1）蠕变测试和应力缓解测试连续以不同的应力水平的应变速度加载和加载，以及在加载中间的不同加载水平的不同负载水平。此外，连续应变速度的负载和载荷连续。（2）在应变速度下加载和加载过程中应变加速度的速度快速增加和快速测试。（3）在加载过程中找到扭曲应变为零的状态，并确定中性点以查看当应变速度刺穿到零时，在剥离的应变速度测试中是否与应力和失真关系匹配一系列恒定响应速度加载测试。在上述测试的中间实施。结合上述实验结果，我们检查了是否存在均匀的下限应力 /失真关系，当应力 /失真状态高于和以下时，时间依赖于变形的趋势就会逆转。此外，在非线性三重元素的框架中构建了一个新的配置模型，并取决于实验结果。在此模型中，“要观察到的应力” =“非粘应力бi^f”+“粘性应力π”和“应变速度” =“弹性应变速度ε^e”+被认为是增量ε^<ir>。在这项研究中，在σ^V和σ^F之间的关系中发现了一个新规则，尤其是在加载状态和更宽的加载状态中。最后，我发现该模型可以准确模拟实验结果。通过进一步开发该模型，我们能够构建一个模型，该模型可以预测在任何压力（包括重复负载）中获得粘度效应的变形特征。