オエドメーター試験は、土質工学において行われる土質工学調査の一種であり、土壌の圧密特性を測定します。オエドメーター試験は、土壌サンプルに異なる荷重を加え、変形応答を測定することによって行われます。 これらの試験の結果は、有効応力の変化に応じて現場の土壌がどのように変形するかを予測するために使用されます
オエドメーター試験は、土壌が現場で経験する一次元的な変形と排水条件をシミュレートするように設計されています。オエドメーター試験における土壌サンプルは、通常、直径と高さの比が約3:1の円盤です。サンプルは剛性のある拘束リングに保持され、土壌サンプルの横方向の変位を防ぎますが、適用される荷重の変化に応じてサンプルが垂直方向に膨張または圧縮されることを許容します。既知の垂直応力は、通常、フリーウェイトとレバーアームを使用して、サンプルの上面と下面に適用されます。適用される垂直応力を変化させ、サンプルの厚さの変化を測定します
水で飽和したサンプルの場合、垂直方向の排水を可能にするためにサンプルの上下に多孔質の石を置き、乾燥を防ぐためにサンプル全体を水中に浸します。飽和した土壌サンプルは圧密現象を示し、土壌の体積が徐々に変化し、加えられた拘束応力の変化に対して遅延反応を示します。これは通常、オイドメーターで完了するのに数分または数時間かかり、サンプルの厚さの時間変化が記録され、圧密係数と土壌の 透水性の測定値が得られます。
語源
オエドメーター（/ i ˈ d ɒ m ɪ t ər / ee- DO -mi-tər、時には/ oʊ ˈ d ɒ m ɪ t ər / oh- DO -mi-tər ）という言葉は、古代ギリシャ語のοἰδέω（oidéō「腫れる」）と名詞oídēma「腫れ」に由来し[1] 、英語でもoedema [2]と同じ意味で使われています。
これは、見た目は似ていますが無関係な単語odometerと混同しないでくださいは古代ギリシャ語のὁδός（hodos「道」）に由来し、車両の移動距離を測定する装置を指します。[3]
歴史
圧密実験は1910年にフロンタードによって初めて実施されました。薄いサンプル（厚さ2インチ、直径14インチ）を切り出し、穴の開いた底を持つ金属製の容器に入れました。このサンプルはピストンを通して段階的に荷重をかけられ、荷重の増加ごとに平衡に達するようにしました。粘土の乾燥を防ぐため、試験は湿度の高い部屋で行われました。[4]
カール・フォン・テルツァギは1919年にイスタンブールのロバート・カレッジで圧密研究を始めました。[4]これらの実験を通して、テルツァギは圧密理論の開発を開始し、最終的に1923年に発表しました
マサチューセッツ工科大学は初期の圧密研究において重要な役割を果たしました。テルツァギとアーサー・カサグランデは共にMITで勤務しました。テルツァギは1925年から1929年、カサグランデは1926年から1932年までです。その間、圧密試験の試験方法と装置が改良されました。[5]カサグランデのオエドメーター試験技術への貢献には、天然土サンプルの圧密前圧力を推定する「カサグランデ法」が含まれます。[6] 1940年代にはドナルド・テイラーによってMITで研究が続けられました。[7]
英国規格協会とASTMはどちらも、オエドメーター試験の標準化された方法を持っています。ASTM D2435 / D2435M - 11は、増分荷重によるオエドメーター試験を扱っています。ASTM D3877、ASTM D4546、およびAASHTO T216は、土壌の圧密特性を決定するための他の同様の試験を実施するための関連手順も提供しています。[8] BS 1377-5:1990は、オエドメーター試験に関する関連する英国規格です。より広範なBS 1377シリーズは、さまざまな地質工学調査のためのサンプル準備に関する背景情報とベストプラクティスのアドバイスも提供しています。[9]オエドメーター試験に関するISO規格も2つあります。増分荷重オエドメーター試験に関するISO 17892-5:2017、[10]およびBS EN ISO 17892-11:2019は、飽和サンプルのオエドメーター試験を含む土壌透水性試験のさまざまな方法を扱っています。[11]
装置
オエドメーターは基本的に3つの部品で構成されています。土壌サンプルを保持する「圧密セル」、サンプルに既知の圧力をかける機構、そしてサンプルの厚さの変化を測定する機器です。[12]
オエドメーター試験を行うために必要な機器は、「オエドメーター試験セット」と呼ばれることもあります。オエドメーター試験室の典型的な備品は次のとおりです。[13]
- ベンチ 1台
- オエドメーター 3台
- セル 3個（50mm、63.5mm、または75mm）
- ダイヤルゲージ 3個（アナログまたはデジタル）
- 重りセット 1個
圧密セルは、試験中に土壌サンプルを保持するオイドメーターの一部です。圧密セルの中央には、土壌サンプルを保持するサンプルリングがあります。サンプルリングは通常、クッキーカッターのような形状で、片側に鋭い刃が付いているため、リングを使用して、より大きな天然土壌ブロックから土壌サンプルのスライスを切り取ることができます。サンプルリングにぴったりと収まる2枚の多孔質石のスライスは、土壌サンプルを機械的に拘束しながら排水を提供します。これらの部品はすべて、部品の位置合わせを確保するための溝が付いた大きなシリンダーに収まり、外部配管への給排水を提供します。土壌サンプルの上には、土壌に圧縮荷重を加えるために、剛性のある荷重キャップが設置されています。[12] [14]
オエドメーターの荷重機構は、土壌サンプルに既知の圧縮荷重（直径が固定されているため、既知の圧縮応力）を加えます。ほとんどのオエドメーターは、レバーアームとフリーウェイトのセットでこれを実現します。フリーウェイトは既知の重力荷重を提供し、レバーアームは荷重を増幅して土壌サンプルに伝達します。[15]
試験手順
圧密特性を測定するために使用されるオエドメーター試験は数多くあります。最も一般的なタイプは増分荷重（IL）試験です。[16]
サンプルの準備
試験は、撹乱されていない試料から調製された供試体に対して行われます。鋭利な刃を持つ硬い拘束リングを使用して、大きな土塊から直接土サンプルを切り出します。余分な土は慎重に削り取り、直径と高さの比が3以上の試料を残します。排水のために、試料の上部と下部に多孔質の石を置きます。次に、上部の多孔質の石の上に剛性の荷重キャップを置きます。飽和した土サンプルの場合、試料の乾燥を防ぐために、試料リング全体を水中に浸すことが重要です。[16]
漸増荷重
このアセンブリは、荷重フレームに配置されます。フレームに重りが置かれ、土壌に荷重がかかります。サンプルの圧縮は、ダイヤルインジケータによって経時的に測定されます。時間経過に伴うたわみ値を観察することで、サンプルが一次圧密の終了に達した時点を判断できます。その後すぐに別の荷重が土壌に加えられ、このプロセスが繰り返されます。大きな総荷重が適用された後、サンプルへの荷重は徐々に減少します。荷重増分比を1/2にすることで、土壌の間隙比と有効応力の関係を記述するのに十分な数のデータポイントが得られます。[16]
結果
オエドメーター試験は、試験対象の土壌に関する非常に有用なデータを技術者に提供します。
体積圧縮率
オエドメーター試験から導出
現場で層に適用（写真参照）
圧密特性
- 圧密前圧力σ' p [17]
- 荷重に対する土壌の硬い変形応答と柔らかい変形応答の境界を示す有効応力
- 通常、過去に氷河や侵食層からの高い荷重があったことを示しています
- 再圧縮指数 C R = Δ e /Δlogσ' v [18]
- 圧密前圧力未満の荷重下での土壌の体積変化（沈下）の程度
- 除荷による膨張を概算するために使用できます
- 圧縮指数 C C = Δ e /Δlogσ' v [18]
- 圧密前圧力を超える荷重下での土壌の体積変化（沈下）の程度
- 一次圧密期間t p [19]
- 二次圧縮指数 C α = Δ e /Δlog t [19]
- 一定荷重下で土壌の体積がどのように変化するか（沈下するか）
参照
参考文献
- ^ リデル、ヘンリー. "οἴδ-ημα".ギリシャ語-英語辞典. タフツ大学. 2019年12月8日閲覧。
- ^ "oedometer | オックスフォード辞書による英語におけるoedometerの定義".オックスフォード辞書 | 英語. 2019年4月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年4月6日閲覧。
- ^ "odometer | オックスフォード辞書による英語におけるodometerの定義".オックスフォード辞書 | 英語. 2019年4月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年4月6日閲覧。
- ^ ab Bjerrum, Laurits; Casagrande, Arthur; Peck, Ralph; Skempton, Alec. (1960). From Theory to Practice in Soil Mechanics . (p44) John Wiley & Sons, Inc
- ^ Bjerrum, Laurits; Casagrande, Arthur; Peck, Ralph; Skempton, Alec. (1960).土質力学における理論から実践へ. (p6-7) John Wiley & Sons, Inc.
- ^ 「静止時の土圧係数」, Geotechnical Correlations for Soils and Rocks , John Wiley & Sons, Inc., 2018年6月1日, pp. 73– 75, doi :10.1002/9781119482819.ch8, ISBN 9781119482819
- ^ Taylor, Donald W. (1942).粘土の圧密に関する研究. マサチューセッツ工科大学
- ^ 「ASTM D2435 / D2435M - 11 増分載荷を用いた土壌の一次元圧密特性の標準試験方法」www.astm.org . 2019年4月7日閲覧。
- ^ 「BS 1377-5:1990 - 土木工学目的の土壌試験方法。圧縮性、透水性、および耐久性試験 - BSI英国規格」shop.bsigroup.com . 2019年4月7日閲覧。
- ^ 「BS EN ISO 17892-5:2017 - 地質調査および試験。土壌の室内試験。増分載荷オエドメーター試験」shop.bsigroup.com . 2019年4月7日閲覧
- ^ 「BS EN ISO 17892-11:2019 土質調査および試験。土壌の室内試験。透水性試験」shop.bsigroup.com。2019年4月7日閲覧
- ^ ab シュルセン、モルテン・アンドレアス;ディヴィク、ルーン。 「ラボテスト - 走行距離計テスト」(PDF)。ノルウェー地質工学研究所。2019 年 4 月 14 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2019 年4 月 14 日に取得。
- ^ 「フロントローディング・オエドメーター試験セット」www.cooper.co.uk。クーパー・リサーチ・テクノロジー。2014年8月27日時点のオリジナルからアーカイブ。2014年9月5日閲覧。
- ^ 「フローティングリング圧密セル」www.humboldtmfg.com 。 2019年4月14日閲覧。
- ^ 「土壌圧密 - オエドメーター」www.pcte.com.au 。2019年4月14日閲覧。
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