JPH1164202A

JPH1164202A - せん断強度試験装置およびせん断強度試験方法

Info

Publication number: JPH1164202A
Application number: JP22526097A
Authority: JP
Inventors: Shinji Fukushima; 伸二福島
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】乾湿繰り返しにより発生するスレーキング状
態における土のせん断強度が求められるようにすること
である。【解決手段】吸気口１３と、排気口１７、および給・
排水口１２を設けた環境条件設定容器１０内に、供試体
格納容器２０を設ける。供試体格納容器２０には、鉛直
下方と、それに直交する水平１方向から応力を加えられ
るように押圧手段５０、６０を設ける。押圧手段５０と
直交する水平方向に、変位拘束手段３０を設ける。供試
体格納容器２０内に土質調査試料を入れ、締固め後応力
を加えて供試体とし、この供試体に乾湿繰り返しを行い
スレーキングを発生させ、その状態で最大主応力を鉛直
下方に向けて加えて平面ひずみせん断強度試験を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乾湿繰り返しによ
りスレーキングが発生して軟弱化する軟岩類からなる盛
土材料などの土のせん断強度を求めるための強度試験技
術に関する。

【０００２】

【従来の技術】泥岩や頁岩、凝灰岩、砂岩などの軟岩類
を切土して盛土すると盛土当初は安定していても、その
後の長時間にわたって受ける乾湿繰り返しによりスレー
キングが発生して軟弱化する。

【０００３】軟岩類からなる盛土材料の強度は、盛土し
た後に受ける乾湿繰り返し（主に晴天による乾燥状態
と、降雨や地下水位上昇などによる湿潤状態との繰り返
し）により軟弱化した状態での値を求める必要がある。

【０００４】従来は、このようなスレーキング状態にお
ける土質試験技術としては、圧縮沈下特性を求めること
ができる試験装置の開発、実用化が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】泥岩や頁岩、凝灰岩、
砂岩などの軟岩類からなる地盤を切土した材料で盛土す
ると、盛土地盤は盛土当初は安定していても、その後長
時間にわたって受ける乾湿繰り返しにより軟弱化して、
盛土地盤に大きな沈下が発生したり、あるいは盛土斜面
では強度低下によるすべりが発生したりする。

【０００６】そこで、かかるスレーキングが発生する盛
土地盤などの土質調査では、圧縮沈下特性と強度特性と
の両特性の調査が必要である。

【０００７】しかし、スレーキング状態における圧縮沈
下特性を調査する試験技術は従来より知られているが、
強度特性試験の技術は未だ開発されていない。

【０００８】本発明の目的は、乾湿繰り返しにより発生
するスレーキング状態における土のせん断強度が求めら
れるようにすることにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１１】例えば、立方体形状、あるいは直方体形状
に形成された供試体格納容器に、例えば、軟岩類からな
る地盤を切土して得られる盛土材料を土質調査試料とし
て入れる。

【００１２】その後、供試体格納容器内に入れた土質調
査試料の盛土材料を、盛土する時と同じ含水状態でラン
マーやバイブレーターなどの締固め機械により締固めて
供試体を作製する。

【００１３】さらに、例えばシリンダ圧縮などの押圧手
段で、互いに直交する３軸方向からそれぞれ独立に押圧
して応力を加え、盛土された斜面や地盤内の応力状態に
合わせた条件設定を行う。

【００１４】３軸方向から独立に押圧手段で応力を加え
るには、例えば、上記要領で供試体格納容器内に作製し
た供試体に対して、鉛直下方に向けて押圧手段で最大主
応力（σ₁）を加える。併せて、上記最大主応力
（σ₁）方向と直交する水平方向から最小主応力
（σ₃）を独立して加えて、盛土された斜面や地盤内の
応力状態に合わせた条件設定を行う。

【００１５】かかる応力条件設定が行われた供試体に、
乾湿繰り返しを行ってスレーキングを発生させる。乾湿
繰り返しは、次のようにして行えばよい。

【００１６】供試体格納容器を内部に設けた環境条件設
定容器内を乾燥手段により乾燥環境にして、供試体格納
容器に設けた内外連通部を通して、上記応力条件を設定
した供試体を乾燥状態にする。

【００１７】上記乾燥手段としては、例えば、環境条件
設定容器に吸気口と排気口とを設けておき、この吸気口
を外部の熱風発生機に接続して、環境条件設定容器内に
所定温度に設定した熱風を一定時間送り込む。送り込ん
だ熱風を、排気口から逃がすようにして、熱風が環境条
件設定容器内を通過するようにする。このようにして、
環境条件設定容器内を乾燥環境下に設定することができ
る。

【００１８】上記の如く、乾燥環境下の環境条件設定容
器内に置かれた供試体格納容器内では、上記供試体は内
外連通部を介して熱風に接して乾燥状態にされる。供試
体の乾燥に際して発生した水蒸気は、熱風とともに環境
条件設定容器外に排気されて、環境条件設定容器内の乾
燥環境を維持することができる。

【００１９】一方、供試体の湿潤状態は次のようにして
行う。

【００２０】供試体格納容器を内部に設けた環境条件設
定容器内を加湿手段により加湿環境にして、供試体格納
容器に設けた内外連通部を通して、上記応力条件を設定
した供試体を湿潤状態にする。

【００２１】加湿手段としては、例えば、環境条件設定
容器に給水口を設けておき、この給水口を外部の水栓な
どに接続して、環境条件設定容器内に水を送り込む。水
は、供試体格納容器が水没する程度に送り込めばよい。
このようにして、環境条件設定容器内で、供試体格納容
器を一定時間水没させて加湿環境下に置くことができ
る。

【００２２】上記の如く、水没による加湿環境下の環境
条件設定容器内に置かれた供試体格納容器内では、上記
供試体は内外連通部を介して水を吸収して湿潤状態にさ
れる。供試体が十分に湿潤状態になった時点で、排水口
から、環境条件設定容器内に入れた水を抜く。

【００２３】上記構成の乾燥手段と、加湿手段とを所定
回数交互に繰り返すことにより、供試体に乾湿繰り返し
を行ってスレーキングを発生させる。このようにして、
供試体にスレーキングを発生させた状態で、強度試験を
行えばよい。

【００２４】強度試験は、例えば、上記要領でスレーキ
ングが発生した供試体に、上記最大主応力（σ₁）のみ
を増加させるなどして、上記構成の押圧手段に連動させ
た計測手段で測定した値をもとに供試体のせん断強度を
求めればよい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２６】（実施の形態１）本実施の形態では、平面
ひずみせん断強度試験ができるように、水平方向の供試
体の変位を拘束した構成のせん断強度試験装置について
説明する。

【００２７】かかる構成のせん断強度試験装置は、図１
に示すように、環境条件設定容器１０内に、供試体格納
容器２０を設置しておき、この供試体格納容器２０内に
入れた土質調査試料に応力を加えたり、乾湿繰り返しを
行ったりして、スレーキング発生条件下でせん断強度試
験が行えるように構成されている。

【００２８】本実施の形態の環境条件設定容器１０は、
図１、２に示すように、略円筒形に構成されており、円
形の底部１１には、給・排水口１２が設けられている。
給・排水口１２は、曲がった短管状の管接続口１２ａに
構成されている。

【００２９】また、底部１１は、環境条件設定容器１０
の設置面Ｓから少し立ち上げた形状で重量のある肉厚部
に形成されている。重量のある肉厚部に形成することに
より、後記するように、環境条件設定容器１０内に設け
た供試体格納容器２０に対して、上から最大主応力（σ
₁）を鉛直下方に向けて加えた際にも装置全体が安定し
ておけるようになっている。

【００３０】この底部１１上に、供試体格納容器２０の
底部２１が固定されて、供試体格納容器２０が、環境条
件設定容器１０内に設けられている。底部２１は、環境
条件設定容器１０の底面１１ａから少し立ち上げた形状
の肉厚に形成されて、上面（底面２１ａに相当する）が
平面正方形状になるように設定されている。

【００３１】底部２１の平面部分中央には、多孔質部材
２２ａが、底面２１ａと面一になるようにして設けられ
ている。多孔質部材２２ａとしては、本実施の形態で
は、砥石を使用した。それ以外にも、水や空気を適当に
通過させることができる多数の孔のあいたポーラス板な
どの部材であればよい。

【００３２】また、かかる多孔質部材２２ａの底面側に
は、底部２１の立ち上げ側面側から貫通孔２２ｂが通じ
させられ、全体として内外連通部２２が構成されてい
る。

【００３３】かかる内外連通部２２は、後で詳述する
が、環境条件設定容器１０内の環境条件を供試体格納容
器２０内の供試体側に及ぼすことができるように設けた
ものである。

【００３４】上記構成の平面正方形状の底部２１上に
は、底部２１の四方向を、図２に示すように、４枚の正
方形の肉厚の側板２３ａ、２３ａ’、２３ｂ、２３ｂ’
で囲むようにして、組立式の供試体格納容器２０が設け
られている。本実施の形態では、説明上、上記側板２３
ａと側板２３ａ’、側板２３ｂと側板２３ｂ’とは互い
に対面する側に設けられ、側板２３ａ（または、２３
ａ’）と、側板２３ｂ（または２３ｂ’）とは互いに直
交する側に設けられているものとする。

【００３５】側板２３ａ、２３ａ’、２３ｂ、２３
ｂ’、およびは、底部２１とは、それぞれ、図２に示す
ように、それぞれの端部側をネジＮによりネジ止めして
箱型に組立できるように構成されている。

【００３６】特に、本実施の形態では、図３に示すよう
に、側板２３ｂ’（図示しないが、２３ｂも同様）の両
端部には、側板２３ａ、２３ａ’の端面巾に合わせて組
付け凹部２３ｃを設け、側板２３ａ、２３ａ’の端面を
組付け凹部２３ｃに嵌めるようにして当接させた状態
で、ネジＮでネジ止めされている。

【００３７】このようにして、組み付けることにより、
後記する水没時に組付け部分から水が供試体格納容器２
０内に侵入したり、あるいは供試体格納容器２０内から
土質調査試料が逃げたりなどしないようになっている。

【００３８】また、側板２３ａには、図２に示すよう
に、供試体格納容器２０の側面の水平方向に対しての変
位を拘束するための変位拘束手段３０用の開口部２４ａ
が設けられている。

【００３９】変位拘束手段３０は、変位拘束装置３１に
水平方向に連結されたシャフト３２の先端側に供試体拘
束板３３を設けて、シャフト３２をガイドベアリング３
２ａに支持させながら油圧により適宜位置に前後に移動
させた状態で、供試体拘束板３３に加えられた圧力に抗
して動かないように（変位しないように）拘束できるよ
うになっている。

【００４０】本実施の形態では、供試体拘束板３３はそ
の背面側が、シャフト３２の先端側に直接設けた支持板
３３ａに平面的に支持されて、供試体拘束板３３面に力
が加わっても、シャフト３２の先端側で供試体拘束板３
３がふらつかずに、供試体拘束板３３に加えられた力が
減ずることなくシャフト３２方向に力が伝えられるよう
に構成されている。

【００４１】さらに、本実施の形態では、シャフト３２
と変位拘束装置３１との間に、ロードセル４０ａが、計
測手段４０として設けられている。

【００４２】開口部２４ａは、供試体拘束板３３を側板
２３ａ内側にいっぱいに引くことができるように、支持
板３３ａが通せる程度の大きさに開口させられている。

【００４３】また、環境条件設定容器１０の円筒側面に
は、上記シャフト３２が周囲を水漏れが発生しないよう
にシールされた状態で、環境条件設定容器１０内に向け
て出入りできるように挿通させられている。上記ガイド
ベアリング３２ａは、シャフト３２が挿通する円筒側面
外側に設けられている。

【００４４】一方、側板２３ｂには、図２に示すよう
に、供試体格納容器２０の水平方向から応力を加えるた
めの押圧手段５０用の開口部２４ｂが設けられている。

【００４５】かかる押圧手段５０は、水平方向載荷装置
５１を構成するシリンダー５１ａに水平方向に連結され
たシャフト５２の先端側に供試体押圧板５３を設けて、
シャフト５２をガイドベアリング５２ａに水平方向にガ
イドさせながら、前後に移動できるようになっている。

【００４６】かかる前後移動は、水平方向載荷装置５１
を構成するシリンダー５１ａを、図中に示した両方の矢
印ａ、ｂの何れかの方向に油圧をかけながら前後移動さ
せられるようになっている。このようにして、押圧手段
５０により、供試体の側面の水平方向から応力をかけら
れるようになっている。

【００４７】本実施の形態では、供試体押圧板５３はそ
の背面側が、シャフト５２の先端側に直接設けた支持板
５３ａに平面的に支持されて、供試体押圧板５３の背面
側から力が加わっても、シャフト５２の先端側で供試体
押圧板５３がふらつかずに、シャフト５２から加えられ
た力が減ずることなく供試体押圧板５３側に伝えられる
ように構成されている。

【００４８】また、本実施の形態では、供試体押圧板５
３の端面側にグリースなどを適量塗っておいて、作動時
の摺動が円滑に行えるようになっている。本実施の形態
では、以下特段説明しなくてもかかるグリースなどを摺
動部に塗って円滑な摺動が適宜に確保できるようにして
いる。

【００４９】さらに、本実施の形態では、シャフト５２
と水平方向載荷装置５１との間に、ロードセル４０ａ、
変位計４０ｂが、計測手段４０として設けられている。
かかる変位計４０ｂには、ダイヤルゲージなどを使用す
ればよい。

【００５０】開口部２４ｂの大きさは、供試体押圧板５
３を側板２３ｂ内側にいっぱいに引くことができるよう
に、支持板５３ａが通せる程度の大きさに開口させてお
けばよい。

【００５１】また、環境条件設定容器１０の円筒側面に
は、変位拘束手段３０と同様に、上記シャフト５２が周
囲を水密性にシールされた状態で、環境条件設定容器１
０内に向けて出入りできるように挿通させられている。
上記ガイドベアリング５２ａは、シャフト５２が挿通す
る円筒側面外側に設けられている。

【００５２】また、環境条件設定容器１０の円筒側面の
底部側には、図１に示すように、吸気口１３が開口させ
られている。

【００５３】吸気口１３は、円筒側面外側に向けて接続
用ノズル１３ａが突設させられ、接続用ノズル１３ａと
熱風発生機（図示せず）とが、断熱型フレキシブルパイ
プ１４で接続されて、熱風を環境条件設定容器１０内に
送り込むことができるようになっている。

【００５４】さらに、接続用ノズル１３ａの開口端面
は、後記するように、熱風発生機からの熱風の送風を止
めて環境条件設定容器１０内に水を入れるときには、蓋
１５で適宜塞ぐことができるようになっている。

【００５５】また、環境条件設定容器１０の上方の円形
開口部は、図１に示すように、蓋１６で塞ぐことができ
るようになっている。蓋１６には、温度センサー差し込
み孔が設けられ、環境条件設定容器１０内の温度が温度
センサーＴで管理させられるようになっている。温度セ
ンサーＴを、上記熱風発生機と接続しておき、所定温度
で熱風を送ることができるようにすればよい。

【００５６】また、吸気口１３から見て斜め上方側に当
たる位置には排気口１７が開けられ、その排気口１７の
直上に小型の排気ファン１８が設けられている。吸気口
１３から送り込まれた熱風は、排気ファン１８に引かれ
るようにして、環境条件設定容器１０内を通過して、排
気口１７から排出させられるようになっている。

【００５７】さらに、蓋１６の中央位置には、環境条件
設定容器１０内に設置した供試体格納容器２０の上面側
から鉛直下方に向けて供試体に応力を加えられるよう
に、押圧手段６０用の開口部１６ａが設けられている。

【００５８】押圧手段６０は、上方の載荷フレーム６１
に鉛直下方に向けて降ろされたシャフト６２の先端側
に、供試体押圧板６３が取り付けられて構成されてい
る。シャフト６２と載荷フレーム６１との間には、ロー
ドセル４０ａおよび変位計４０ｂが計測手段４０として
介在させられている。

【００５９】シャフト６２は、蓋１６の中央位置に設け
られた開口部に、ガイドベアリンク６２ａの突設下端側
６２ｂを差し込んで固定ができるようになっている。

【００６０】供試体押圧板６３は、肉厚に形成されその
背面側には、上記シャフト６２の先端が取り付けられる
ようになっている。供試体押圧板６３には、底面６３ａ
側と面一になるように、多孔質部材６４ａが設けられて
いる。さらに、多孔質部材６４ａの背面側に通ずるよう
に供試体押圧板６３には孔６４ｂがあけられて、内外連
通部６４が構成されている。

【００６１】このようにして、本せん断強度試練装置で
は、供試体格納容器２０内の供試体の側面水平方向の中
間主応力（σ₂）を０にして（変位を拘束して）、押圧
手段５０、押圧手段６０をそれぞれ独立に作動させて供
試体に応力を加えることができる。

【００６２】すなわち、鉛直下方に向けて押圧手段６０
により最大主応力（σ₁）を、水平方向に対して押圧手
段５０により最小主応力（σ₃）を加えることができる
ようになっている。

【００６３】さらに、供試体には、熱風による乾燥、水
没による湿潤の乾湿繰り返しを行うことによりスレーキ
ングを発生させて、その条件下で、１軸方向を拘束した
平面ひずみせん断試験を行うことができる。

【００６４】（実施の形態２）本実施の形態では、上記
せん断試験装置を使用して平面ひずみせん断試験を行う
方法について説明する。

【００６５】平面ひずみせん断試験を行うには、先ず、
略円筒形状の環境条件設定容器１０内に供試体格納容器
２０を設置する。設置に際しては、環境条件設定容器１
０内の底部１１に設けた底部２１の周囲に、側板２３
ａ、２３ａ’２３ｂ、２３ｂ’を、それぞれ上記実施の
形態１で説明した要領でネジ止めし、上部が開いた状態
に供試体格納容器２０を箱型に組み立てる。

【００６６】さらに、供試体格納容器２０の組立に際し
ては、併せて、供試体格納容器２０の側面側からの押圧
手段５０、変位拘束手段３０も取り付けて組み立ててお
く。供試体格納容器２０内で、押圧可能に供試体押圧板
５３が前後に移動できるように、水平方向載荷装置５１
とシャフト５２とを連結しておく。同様に、変位拘束装
置３１のシャフト３２と供試体拘束板３３とを連結して
おく。

【００６７】このようにして供試体格納容器２０を組み
立てた後、この供試体格納容器２０内に盛土材料などの
土質調査試料を入れる。土質調査試料をさらに、供試体
格納容器２０内で締固める。

【００６８】締固めに際しては、ランマーやダンパーな
どの締固め機械を使用して行えばよい。また、土質調査
試料は、供試体格納容器２０内に複数回に分けて入れ、
入れる都度締固めするようにする。所定締固め度あるい
は所定密度になるまで、締固めを行う。なお、締固めに
際しては、供試体格納容器２０を構成する内壁面にはグ
リースなどを薄く塗っておくとよい。

【００６９】このようにして供試体格納容器２０内に締
固めによる供試体を作製したのち、供試体格納容器２０
の上方側に押圧手段６０を組み立てる。供試体格納容器
２０内の供試体の上に供試体押圧板６３を載せ、その状
態で供試体押圧板６３の背面側に、載荷フレーム６１に
鉛直下方に向けて接続させたシャフト６２の先端側を取
り付ける。なお、載荷フレーム６１とシャフト６２との
間には、図１に示すように、計測手段４０としてロード
セル４０ａ、変位計４０ｂを介在させる。

【００７０】このように供試体格納容器２０を、その押
圧手段５０、６０、および変位拘束手段３０とともに組
み立てた後、実際の測定地盤環境などに合わせて、図４
に示すように、変位拘束手段３０の供試体拘束板３３を
固定する（ε₂＝０）。併せて、押圧手段５０により最
小主応力（σ₃）を加えるとともに、押圧手段６０によ
り最大主応力（σ₁）を供試体に加える。

【００７１】供試体に作用する荷重を、変位拘束手段３
０、押圧手段５０、６０に連動させたロードセル４０ａ
で測定するとともに、変位を押圧手段５０、６０に連動
させた変位計４０ｂで測定する。このようにして、測定
条件に合わせた応力を供試体に加える。

【００７２】この状態で、供試体格納容器２０を内部に
配置した環境条件設定容器１０の吸気口１３に、熱風発
生機（図示せず）の吹出口側を断熱型フレキシブルパイ
プ１４で連結して、環境条件設定容器１０内に所定温度
の熱風を送る。

【００７３】所定温度の熱風を所定時間環境条件設定容
器１０内に送ることにより、環境条件設定容器１０内は
乾燥環境下に置かれる。これにより、環境条件設定容器
１０内に置かれた供試体格納容器２０内の供試体は、内
外連通部２２、６４を通して熱風に接触し、供試体中の
水分が除かれ乾燥させられる。

【００７４】この状態を一定時間続けて供試体を乾燥さ
せた後、熱風発生機を接続用ノズル１３ａから外して、
代わりに蓋１５で塞ぐ。

【００７５】その後、給・排水口１２の管接続口１２ａ
に給水管（図示せず）を接続して、環境条件設定容器１
０内に水を入れる。水は、供試体格納容器２０が水没す
る程度に入れればよい。供試体格納容器２０の水没状態
を一定時間続けることにより、内外連通部２２、６４を
介して、環境条件設定容器１０内の水没環境（加湿環
境）を供試体に及ぼすことができる。このようにして、
供試体が湿潤状態になるまで水没させておき、その後、
給・排水口１２から水を排出する。

【００７６】上記要領で熱風を送る乾燥手段と、水没さ
せる加湿手段とを交互に繰り返すことにより、供試体に
乾湿繰り返しを行わせスレーキングを発生させる。

【００７７】この乾湿繰り返しを行うそれぞれの段階で
は、最大主応力（σ₁）、最小主応力（σ₃）を一定に
保った状態で、ロードセル４０ａ、変位計４０ｂの計測
手段４０で、互いに直交する押圧手段方向の変形量と、
変位拘束手段方向（中間主応力（σ₂）方向）の荷重を
測定する。

【００７８】また、最小主応力（σ₃）を一定に保った
まま、押圧手段６０により、最大主応力（σ₁）である
鉛直荷重のみを増加させて、供試体を破壊させて平面ひ
ずみ圧縮試験を行うことができる。

【００７９】併せて、このせん断中の最小主応力
（σ₃）を一定に保ったまま、最大主応力（σ₁）方向
の荷重と、最大・最小主応力（σ₁、σ₃）の各方向の
供試体の変形量と、中間主応力（σ₂）方向の荷重を測
定する。

【００８０】さらに、供試体の最小主応力（σ₃）を、
３〜４種類代えて、同様の試験を実施する。各最小主応
力（σ₃）において求められた応力〜ひずみ曲線を、変
形解析に使用することができる。

【００８１】あるいは、各最小主応力（σ₃）における
最大偏差応力（σ₃・σ₃）max を、Ｍｏｈｒの応力円
表示をして、これらの応力円を直線近似して強度パラメ
ーター（粘着力と内部摩擦角）などを求めることができ
る。

【００８２】（実施の形態３）上記実施の形態１では、
せん断強度試験装置は、図１に示すように、直交する３
軸方向のうち１軸方向の変位を拘束した平面ひずみせん
断強度試験装置に構成したが、この変位拘束手段３０の
代わりに、押圧手段７０を設けた構成も考えられる。

【００８３】かかるせん断強度試験装置は、図５に示す
ように、油圧で作動するシリンダー７１に、ロードセル
４０ａ、変位計４０ｂを介在させてシャフト７２を水平
方向に押圧可能に設けられている。シャフト７２は、ガ
イドベアリング７２ａでガイドされ、シャフト７２の先
端側には供試体押圧板７３が、支持板７３ａを介して設
けられている。

【００８４】さらに、供試体押圧板７３は、供試体押圧
板５３より小さく構成され、押圧手段７０により加えら
れる主応力（σ₂）の方が、押圧手段５０により加えら
れる応力（σ₃）より大きくなるように構成されてい
る。

【００８５】このように構成したせん断強度試験装置を
使用することにより、主応力σ₁＞σ₂＞σ₃となる３
主応力試験（３軸せん断強度試験）を行うことができ
る。

【００８６】特に、上記実施の形態１、３において、押
圧手段５０、６０、７０、および変位拘束手段３０は、
環境条件設定容器１０、供試体格納容器２０に適宜組立
機能に構成されているので、適宜に平面せん断強度試験
装置として、あるいは３主応力試験装置として切り替え
ることが容易にできる。

【００８７】さらに、実施の形態１で述べたせん断試験
装置の構成で、押圧手段５０を変位拘束手段３０で代え
れば、圧縮沈下試験用の装置として構成することもでき
る。

【００８８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の
形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない
範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００８９】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００９０】（１）．本発明の構成では、泥岩や頁岩、
凝灰岩、砂岩などの軟岩類からなる盛土材料を締固めて
作製した供試体に、供試体格納容器内で最大主応力（σ
₁）と最小主応力（σ₃）をそれぞれに独立に加えられ
るので、盛土造成により生じた斜面内の応力状態や盛土
地盤内の高い土被り圧状態の再現ができる状態でせん断
強度試験を行うことができる。

【００９１】（２）．本発明の構成では、乾燥環境と加
湿環境とが交互に設定できる環境条件設定容器内に、内
外連通部を設けた供試体格納容器を設置するようになっ
ているので、供試体に乾湿繰り返しを行ってスレーキン
グを発生させることができる。

【００９２】（３）．乾燥手段として、容器内に熱風発
生機により所定の温度の熱風をある一定時間送って乾燥
させる手段を採用し、加湿手段として、容器内に給水し
て供試体格納容器を水没させる手段としたので、簡単な
構成でスレーキングを発生させることができる。

【００９３】（４）．本発明の構成では、押圧手段を設
けた供試体格納容器内に供試体を入れた状態でスレーキ
ングを発生させているので、供試体にスレーキングを発
生させた後引き続いて供試体の最大主応力のみを増加さ
せるなどして、供試体を別の容器などに入れ換えずにス
レーキング状態での土の強度試験を行うことができる。

【００９４】（５）．このため、スレーキングが発生し
やすい軟岩材料による盛土斜面の安定性の評価や、盛土
地盤の沈下予測を正確に行うことができる。

【００９５】（６）．本発明のせん断強度試験装置で
は、供試体を中間主応力（σ₂）方向の変位を拘束（ε
₂＝０）した状態で、最大主応力（σ₁）、最小主応力
（σ₃）をそれぞれ独立に加えて行うので、より原位置
の条件に近い平面ひずみ圧縮状態での試験ができる。

【００９６】（７）．本発明のせん断強度試験装置で
は、中間主応力方向の変位拘束手段に代えて、押圧手段
を設けることができるので、最大・中間・最小主応力
（σ₁、σ₂、σ₃）を、それぞれ独立に制御した３主
応力試験（σ₁＞σ₂＞σ₃）が可能である。

【００９７】（８）．本発明のせん断強度試験装置で
は、中間主応力（σ₂）と最小主応力（σ₃）の水平２
方向の各変位を拘束して、最大主応力（σ₁）のみを加
えた試験をすれば、通常の圧縮沈下試験も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のせん断強度試験装置の断面図である。

【図２】本発明のせん断強度試験装置の平断面図であ
る。

【図３】本実施の形態の側板同士の連結状況を示す要部
断面図である。

【図４】供試体に加える応力方向を示す説明図である。

【図５】本発明の３軸せん断強度試験が行えるせん断強
度試験装置の平断面図である。

【符号の説明】

１０環境条件設定容器１１底部１２給・排水口１２ａ管接続口１３吸気口１３ａ接続用ノズル１４断熱型フレキシブルパイプ１５蓋１６蓋１６ａ開口部１７排気口１８排気ファン２０供試体格納容器２１底部２２内外連通部２２ａ多孔質部材２２ｂ貫通孔２３ａ側板２３ａ’側板２３ｂ側板２３ｂ’側板２４ａ側板２４ｂ開口部３０変位拘束手段３１変位拘束装置３２シャフト３２ａガイドベアリング３３供試体拘束板３３ａ支持板４０計測手段４０ａロードセル４０ｂ変位計５０押圧手段５１水平方向載荷装置５２シャフト５２ａガイドベアリング５３供試体押圧板５３ａ支持板６０押圧手段６１載荷フレーム６２シャフト６２ａガイドベアリング６３供試体押圧板６４内外連通部６４ａ多孔質部材６４ｂ孔７０押圧手段７１載荷装置７２シャフト７２ａガイドベアリング７３供試体押圧板７３ａ支持板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スレーキング発生条件下で土のせん断強
度試験を行うせん断強度試験装置であって、押圧手段により内部の土質調査試料の供試体に互いに直
交する３軸方向からそれぞれ独立して応力を与える供試
体格納容器と、乾燥手段と加湿手段との両手段により、内部に設置した
前記供試体格納容器を乾燥環境下と加湿環境下とに交互
に置くことができる環境条件設定容器とを有し、前記環境条件設定容器内に設置した前記供試体格納容器
に、前記環境条件設定容器内の環境条件を前記供試体格
納容器内の前記供試体に及ぼすための内外連通部を設け
るとともに、前記押圧手段に計測手段を連動させて設けたことを特徴
とするせん断強度試験装置。
【請求項２】請求項１記載のせん断強度試験装置であ
って、前記乾燥手段とは、前記環境条件設定容器内に熱風を通
して、前記環境条件設定容器内に設置した前記供試体格
納容器を乾燥環境下に置く手段であり、前記乾燥環境下に置かれた前記供試体格納容器内の前記
供試体が、前記内外連通部を介して乾燥状態にさせら
れ、前記加湿手段とは、前記環境条件設定容器内に前記供試
体格納容器が水没するまで水を入れて、前記供試体格納
容器を加湿環境下に置く手段であり、前記加湿環境下に置かれた前記供試体格納容器内の前記
供試体が、前記内外連通部を介して湿潤状態にさせられ
ることを特徴とするせん断強度試験装置。
【請求項３】請求項１または２記載のせん断強度試験
装置であって、前記押圧手段のうち、互いに直交する水平２方向の押圧
手段の一方を、変位拘束手段に代えたことを特徴とする
せん断強度試験装置。
【請求項４】スレーキング発生条件下で土のせん断強
度試験を行うせん断強度試験方法であって、互いに直交する３軸方向からそれぞれ独立して押圧可能
な供試体格納容器内に、土質調査試料を入れて締固めて
供試体とする工程と、前記３軸方向から前記供試体に測定条件に合わせて押圧
して応力を加える工程と、前記供試体を、乾燥状態と湿潤状態とに交互に置いて、
前記供試体にスレーキングを発生させる工程と、スレーキング発生状態での前記供試体に、前記押圧手段
により応力を加えて前記供試体をせん断破壊させて３軸
せん断強度を求める工程とを有するせん断強度試験方
法。
【請求項５】スレーキング発生条件下で土のせん断強
度測定を行うせん断強度試験方法であって、互いに直交する３軸方向のうち水平２方向の一方を変位
拘束手段で拘束可能とするとともに、他の２軸方向から
押圧手段でそれぞれ独立して押圧可能な供試体格納容器
内に、土質調査試料を入れて締固めにより供試体とする
工程と、前記２軸方向から前記供試体に測定条件に合わせて押圧
して応力を加える工程と、前記供試体を、乾燥状態と湿潤状態とに交互に置いて、
前記供試体にスレーキングを発生させる工程と、スレーキング発生状態での前記供試体に、前記押圧手段
により応力を加えて前記供試体をせん断破壊させて平面
ひずみせん断強度を求める工程とを有するせん断強度試
験方法。