力学試験の種類と内容

土質試験の中で、力学試験について調べてみました。     

(1)力学試験とは 
土の持つせん断強度特性、圧密特性、繰返し載荷特性などの各性質を力学特性と呼んでおり、 これからの特性を求めるための試験が力学試験です。
力学試験を行うためには、原位置における土の状態をできるだけ維持して土を採取する必要があります。
したがって、不攪乱試料が必要になり、ボーリング孔の中で、シンウォール、デニソン、トリプルなどのサンプラーで採取することが必要です。
力学試験の種類は、下表に示しましたが、この中で、よく行われている一軸圧縮試験、三軸圧縮試験、圧密試験について説明します。

(2)試験の説明
1)一軸圧縮試験 JIS A 1216
自立する供試体に対して、拘束圧が作用しない状態で圧縮を行ない、最大圧縮応力を求める試験です。
円柱状の供試体(高さは直径の1.8~2.5倍)を1分間に高さの1%の圧縮速さで圧縮して、最大圧縮応力(一軸圧縮強さ)、破壊ひずみ、変形係数などを求めます。
一般的には不撹乱で採取した土を使用しますが、特定の密度に合せて締固めなどにより供試体を作成するケースもあります。
2)三軸圧縮試験
斜面の安定計算等に使う、内部摩擦角Φと粘着力Cを求める試験です。
試験方法は大きく分けると4種類あります。
①UU 試験 非圧密・非排水   
②CU 試験   圧密・非排水   
③CUbar 試験 圧密・非排水   
④CD 試験   圧密・ 排水
これらの各試験について説明します。
2)-1 UU 試験 JGS 0521
現場より採取した不撹乱試料、またはある含水比状態での急速せん断を行ったときのせん断強さを求めるものです。
圧密は行わず、せん断中は非圧密状態となり間隙水の出入りがないように試験が実施されます。
せん断速度は、供試体高さの1.0%/minとなります。
主に粘性土を対象とします。
供試体をゴムスリーブで覆い、上下も不透水性のキャップおよび底盤で構成された試験機を使いせん断を行います。
供試体の大きさは不撹乱では、Φ=35、50、75mmで、密度調整を必要とする撹乱試料では、Φ=50、100、150mmで試験ができます。
強度定数の、cu、Φuが求められます。
2)-2 CU 試験 JGS 0522
地盤が圧密させた後、間隙水が排水されない状態で急速せん断を行う試験です。
圧密された地盤に、急速に盛土を行うような時または、飽和粘性土の圧密による強度増加率を求める時に実施されます。
供試体に上下・側方にペーパードレーンを装着しその上からゴムスリーブで覆い、飽和状態もしくはされていないときは試験機内で飽和したのち間隙水を排水させ圧密させます。
その後、間隙水の出入りがないように非排水状態で急速せん断を行います。
せん断速度は、1.0%/minとなります。
供試体の大きさは、上記のUU試験と同じになります。
強度定数の、ccu、Φcuが求められます。
2)-3 CUbar 試験 JGS 0523
地盤が圧密させた後、間隙水が排水されない状態でせん断を行い、せん断中に発生する間隙水圧を測定することのできる速度で軸圧縮を行い有効応力を求めます。
粘性土を対象としますが、砂質土でも荷重が加わったときに体積変化を起こさずに間隙水圧が発生するような土質でも実施されます。
せん断速度は、0.05%/min程度を目安に行います。
1供試体あたり約5時間程度かけてせん断することになります。
方法は、上記CU試験とほぼ同じですがせん断速度が違ってきます。
長期の安定解析をするときに用いる強度定数c´、Φ´が求められます。
供試体の大きさは、上記のUU試験と同じになります。
2)-4 CD 試験 JGS 0524
地盤が圧密させた後、過剰間隙水圧が発生しないもしくは体積変化が起こりうる条件でせん断される場合の圧縮強さを求めます。
体積変化を行えるように排水状態で試験を行うため<過剰間隙水圧が発生しないため、有効応力と全応力が同じになります。
砂質土などの飽和した土が対象になりますが、締め固めた供試体でも試験機で飽和させることで行うことができます。
せん断速度は、0.1%/min程度を目安に行います。
1供試体あたり約2.5時間程度かけてせん断することになります。強度定数はcd、Φdが求められます。
3) 圧密試験 JIS A 1217
粘土地盤の上に構造物を建てるような場合に、その粘土層が将来的にどのくらい沈下するのか、いつまで沈下が続くのかを計算するために必要な基礎定数を求める試験です。
一定圧力pを24時間載荷した後、pと同じ大きさの圧力を加え24時間載荷します。
この倍々の載荷段階の作業が8段階を標準とし繰り返し、圧密降伏応力Pc・圧縮指数Cc・体積圧縮係数mv・圧密係数Cvを求める試験です。
これは、粘性土地盤の圧密沈下量及び沈下速さの計算等に利用されます。
可能圧力は5~2560kN/m2であり、供試体の大きさは径6cm高さ2cmです。
その他土質材料用に径15cm、20cmがあります。

試験目的試験名規格求められる値
締固めの性質を調べる突固めによる締固め試験JIS A 1210最適含水比 wopt
最大乾燥密度 ρdmax 
CBR試験JIS A 1211CBR値設計CBR
修正CBR
土の透水性を調べる透水試験定水位
変水位
JIS A 1218透水係数 k
圧縮性を調べる圧密試験JIS A 1217e-log曲線
圧縮指数 Cc
体積圧縮係数 mv
圧密係数 cv
土の強さを調べる一軸圧縮試験JIS A 1216一軸圧縮強さ 
鋭敏比
一面せん断試験定体積
定圧
JGS 0550
JGS 0550
せん断抵抗角 φ’,φcu,φd
粘着力 c’,ccu,cd
三軸圧縮試験JGS 0520

JGS 0524
せん断抵抗角 φ’,φu,φcu,φd
粘着力 c’,cu,ccu,cd
土の熱特性を調べる凍上試験JGS 0550凍上率
凍上様式
新しい凍上試験方法JGS 0550凍上速度
※凍上量,凍結速度,凍上様式
スポンサーサイト
最新記事
カテゴリ
リンク
メールフォーム

名前:
メール:
件名:
本文:

月別アーカイブ
カウンター
検索フォーム
QRコード
QR