09 05 29圧密試験...2009/07/09 · b1-e18 77.39 89.05 84.90 7.51 4.15 55.26 e13-e12 77.70 91.23...
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1.目的 圧密試験は、圧密定数、圧密降伏応力を求める目的で行われる。 この圧密定数、圧密降伏応力が分かれば、地盤の沈下量や、それに要する時間を
推定することが出来、それにより、地盤上に建つ予定の建物やその周りの沈下によ
る影響を考慮して、設計、施工を行うことができる。
2.実験内容 供試体に荷重をかけ、時間とともに、どの程度の沈下が見られるかを観測した。
日が変わる毎に荷重を変化させ、全ての測定を終えるのに 2 週間を要した。
写真1 圧密試験機
3.測定結果 残念ながら、最初の載荷 0.1[kgf/cm2]での測定は失敗した。0.1[kgf/cm2]を載荷し
ても、全く沈下が起きなかったため、3 班では、2 回目となる予定だった 0.2[kgf/cm2] 載荷からスタートした。
3 班の圧密試験の測定結果を下表 1 と次頁の表 2 に表し、これらをグラフ化したものを 3 頁以降に示す。なお、表 2 の下部にある理論圧密度や圧密時間(経過時間)は、グラフから読み取ったものである。
表 1 試料の各種計測数値と算出した含水比 圧密リング質量 mR[g] 123.33圧密リング高さ H0[cm] 2.00 圧密リング内径 D[cm] 6.00 (供試体+リング)質量 mT[g] 215.01供試体質量 m0[g] 91.68土粒子比重Gs 2.65
シャーレ 番号
シャーレ(空) の質量
mc[g]
シャーレと 湿潤試料の
合計質量
ma[g]
シャーレと 乾燥試料の
合計質量
mb[g]
乾燥試料
の 質量 ms[g]
試料中の 水の
質量 mw[g]
含水比
ω0[%] 平均含水
比 ω[%]
Eq-D6 77.88 89.46 85.32 7.44 4.14 55.65 B1-E18 77.39 89.05 84.90 7.51 4.15 55.26 E13-E12 77.70 91.23 86.40 8.70 4.83 55.52
55.47
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2
5 月 29 日 5 月 29 日 6 月 1 日 6 月 2 日 6 月 3 日 6 月 4 日 6 月 5 日 6 月 8 日 6 月 9 日 6 月 10 日 実験開始時刻
20 時 40 分 21 時 20 分 19 時 37 分 21 時 17 分 19 時 28 分 17 時 18 分 21 時 22 分 21 時 14 分 21 時 24 分 載荷[kgf/cm2] 0.1 0.2 0.4 0.8 1.6 3.2 6.4 12.8 0.8 0.1
1 回目 2 回目 3 回目 4 回目 5 回目 6 回目 7 回目 8 回目 9 回目(除荷) 10 回目(除荷) 経過時間 T[min] d[mm] d[mm] d[mm] d[mm] d[mm] d[mm] d[mm] d[mm] d[mm]
0秒 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 6秒 0.1 0.020 0.032 0.063 0.100 0.110 0.123 0.130 -0.180 -0.050 9秒 0.15 0.025 0.038 0.072 0.112 0.128 0.143 0.152 -0.208 -0.055
15秒 0.25 0.030 0.043 0.088 0.128 0.153 0.167 0.181 -0.224 -0.062 30秒 0.5 0.032 0.054 0.101 0.186 0.195 0.220 0.242 -0.265 -0.076 1分 1 0.036 0.068 0.138 0.198 0.258 0.291 0.324 -0.325 -0.096
1分30秒 1.5 0.040 0.078 0.157 0.229 0.301 0.346 0.386 -0.362 -0.111 2分 2 0.044 0.086 0.175 0.249 0.337 0.387 0.423 -0.390 -0.122 3分 3 0.051 0.098 0.200 0.281 0.392 0.451 0.500 -0.436 -0.145 5分 5 0.060 0.113 0.230 0.326 0.465 0.532 0.589 -0.490 -0.178
10分 10 0.071 0.131 0.268 0.380 0.552 0.634 0.697 -0.554 -0.233 15分 15 0.075 0.140 0.274 0.409 0.593 0.683 0.746 -0.580 -0.271 20分 20 30分 30 40分 40 1時間 60
1時間30分 90 2時間 120 3時間 180 6時間 360
12時間 720 24時間 1440 0.115 0.211 0.407 0.585 0.825 0.842 1.063 -0.696 -0.601
1 回目 2 回目 3 回目 4 回目 5 回目 6 回目 7 回目 8 回目 9 回目 10 回目 理論圧密度 0% 0.019 0.020 0.037 0.060 0.050 0.050 0.048 -0.125 -0.030 理論圧密度 90% 0.072 0.120 0.244 0.330 0.512 0.560 0.615 -0.490 -0.340 理論圧密度 100% 0.078 0.131 0.267 0.360 0.563 0.617 0.678 -0.531 -0.374 圧密度 90%時間 10.6 6.5 6.2 5.2 7.2 6.0 5.8 5.0 23.0
NG
表 2 段階載荷による圧密試験結果
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4.測定値の整理 測定データより、体積圧縮係数、圧密係数等を整理した。
表 3 体積圧縮係数、圧密係数の整理
載荷
段階
圧密圧
力
[kN/m2]
圧力増
分
[kN/m2]
圧密量ΔH
[cm]
供試体高さH
[cm]
平均供試体
高さH
[cm]
圧縮ひずみ
Δε
[%]
体積圧縮係数
mv
×10-4[m2/kN]
間隙比e
0 2.000
1 2.000 1.541
19.6 0.012 1.994 0.577 2.94
2 19.6 1.989 1.527
19.6 0.021 1.978 1.067 5.44
3 39.2 1.967 1.500
39.2 0.041 1.947 2.090 5.33
4 78.4 1.927 1.448
78.4 0.059 1.897 3.083 3.93
5 156.8 1.868 1.374
156.8 0.083 1.827 4.516 2.88
6 313.6 1.786 1.269
313.6 0.084 1.744 4.829 1.54
7 627.2 1.702 1.162
627.2 0.106 1.648 6.449 1.03
8 1254.4 1.595 1.027
-1176 -0.070 1.630 -4.270 0.36
9 78.4 1.665 1.115
-68.6 -0.060 1.695 -3.546 5.17
10 9.8 1.725 1.192
載荷
段階
平均圧
密圧力
[kN/m2]
t90
[min]
圧密係数Cv[cm2/d]
透水係数k
[cm/s]
一次圧密量
ΔH1 [cm]
一次圧密比r
補正圧密係数
Cv’
[cm2/d]
透水係
数k’
[cm/s]
0-1
1-2 0.00 10.6 115 3.8E-04 0.0059 0.517 59 2.0E-04
2-3 27.72 6.5 184 1.1E-03 0.0111 0.527 97 6.0E-04
3-4 55.44 6.2 187 1.1E-03 0.0230 0.565 105 6.4E-04
4-5 110.87 5.2 211 9.4E-04 0.0300 0.513 108 4.8E-04
5-6 221.75 7.2 142 4.6E-04 0.0513 0.622 88 2.9E-04
6-7 443.50 6.0 155 2.7E-04 0.0567 0.673 104 1.8E-04
7-8 886.99 5.8 143 1.7E-04 0.0630 0.593 85 9.9E-05
8-9 313.60 5.0 162 6.7E-05 -0.0406 0.583 95 3.9E-05
9-10 27.72 23.0 38 2.2E-04 -0.0344 0.573 22 1.3E-04
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表 3 を元に、圧密曲線を描くと下図となる。
図 4 圧密曲線
この図 4 より、三笠法を使って圧密降伏応力 Pc を求めると、1.84[kN/m2]と読み取る事が出来る。 これにより、この粘土地盤では、1.84[kN/m2]より高い応力域が正規圧密領域、
低い領域が過圧密領域と言うことが出来る。 また、8回目の時点は正規圧密領域にあるので、その後の9,10回目の除荷で
は弾性的挙動は見せない(理論通り)事も確認出来る。
0.800
0.900
1.000
1.100
1.200
1.300
1.400
1.500
1.600
1.700
1.800
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
log P
e
Cc
Cc'
Cc'' A点
B 点
Pc
正規圧密領域 過圧密領域
P5
P7
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圧密係数、体積圧縮係数、平均圧密圧力をグラフに表すと、下図になる。
0
50
100
150
200
250
28 55 111 222 443 887
0.00E+00
1.00E-04
2.00E-04
3.00E-04
4.00E-04
5.00E-04
6.00E-04
平均圧縮圧力
体積圧縮係数
図5 圧密係数-体積圧縮係数-平均圧密圧力関係
これより、圧密が進むに連れて、圧縮し難く(mvが小さく)なっている事が分
かる。
5.考察 最終沈下量 fS を P5 の時点から(P5 の圧力が初期圧力)P7 まで(P7 の圧力が最終圧
力)として、以下の 2 式で算出比較してみた。
圧縮曲線法: L7860.1374.11
)162.1374.1(201
=+−
=+
−=
i
fif e
eeHS ≒ ][79.1 mm
cC 法 : L8026.18.1562.627log
374.113554.020log
1=
+=
+=
i
f
i
cf P
Pe
CHS ≒ ][80.1 mm
これより、この 2 つの方法での沈下量の推定値はほとんど違わない事が分かる(正確性はさておき)。
以 上
平均圧密圧力[kN/m2]
体積圧縮係数mv [m
2/kN
]
圧密係数Cv [c
m2/
d]