圧密前圧力

圧密前圧力とは、特定の土壌サンプルが過去に耐えた最大有効垂直載荷応力である。 [ 1 ]この量は土質工学において重要であり、特に基礎や盛土の予想される沈下量を求める際に重要である。圧密前圧力は、圧密前応力、圧縮前応力、圧縮前応力、予荷重応力とも呼ばれる。[ 2 ]土壌に作用する現在の有効応力が過去の最大値よりも小さい場合、 その土壌は過圧密状態にあるとされる。

圧密前圧力は、回復不能な体積変化を生じさせずに土壌に加えることができる最大の表土圧力を決定するのに役立ちます。この種の体積変化は、収縮挙動、ひび割れおよび構造形成、せん断応力に対する抵抗を理解する上で重要です。 [ 3 ] 土壌の履歴における過去の応力やその他の変化は、土壌構造内に保持されます。[ 4 ] 土壌にこの点を超えて荷重がかかると、土壌は増加した荷重に耐えられなくなり、構造が崩壊します。[ 4 ] この崩壊は、土壌の種類と地質学的履歴に応じて、さまざまな問題を引き起こす可能性があります。

圧密前圧力は直接測定することはできませんが、さまざまな方法を使用して推定することができます。現場から採取されたサンプルは、定速ひずみ試験 (CRS) や増分荷重試験 (IL) などのさまざまなテストにかけられます。これらのテストは、高価な機器と長時間を要するため、コストがかかる可能性があります。各サンプルは静置しておかなければならず、満足のいく結果を得るには 1 回のテストしか受けることができません。[ 5 ] 正確な結果プロットを確実に得るためには、これらのテストを正確に実行することが重要です。実験室データから圧密前圧力を決定するには、さまざまな方法があります。データは通常、有効応力(多くの場合 σ' vcと表される) と間隙比の関係を示す片対数プロット上に配置されます。このグラフは一般に e log p 曲線または圧密曲線と呼ばれます。

方法

圧密前圧力は様々な方法で推定できますが、直接測定することはできません。分析対象となる土の種類に応じて予測値の範囲を知っておくことは有用です。例えば、自然水分含有量が液性限界（流動性指数1）のサンプルでは、​​土質感度（非撹乱ピーク非排水せん断強度と完全再成形非排水せん断強度の比として定義）に応じて、圧密前圧力は約0.1～0.8tsfの範囲となります。[ 5 ] 自然水分含有量が塑性限界（流動性指数0）の場合、圧密前圧力は約12～25tsfの範囲となります。[ 5 ]

流動性指数や液性限界などの土壌特性に関する情報については、 アッターバーグ限界を参照してください。

アーサー・カサグランデのグラフィカルメソッド

飽和粘土の圧密曲線。圧密前圧力を求める手順を示しています。

統合曲線の使用:( Casagrande 1936) [ 6 ]

  1. 統合曲線上の最大曲率の点を目で選択します。
  2. この点から水平線を描きます。
  3. パート 1 で見つけた点における曲線の接線を描きます。
  4. パート 2 の水平線とパート 3 の接線から作られる角度を二等分します。
  5. 未使用圧縮曲線の「直線部分」（有効応力が高く、空隙比が低い：グラフの右側でほぼ垂直）を、パート 4 の二等分線まで延長します。
  6. オハラに感謝

部分4と部分5の線が交差する点が圧密前圧力である。[ 7 ]

Gregoryら[ 8 ]は、最大曲率点（すなわち最小曲率半径）の位置に関する主観的な解釈を避ける、圧密前応力を計算する解析的手法を提案した。Tomásら[ 9 ]はこの手法を用いて、139個の未撹乱土サンプルの圧密前圧力を計算し、セグラ（スペイン）のベガ・バハの圧密前圧力マップを作成した。

「最も可能性の高い」プレコンプレクション圧力の推定

圧密曲線を用いて、再圧縮曲線の水平部分と圧縮曲線の接線を交差させます。この点は、想定される圧密前圧力の範囲内にあります。[ 4 ] 精度がそれほど要求されない計算や、概算で十分な場合に使用できます。

土質力学と水力学の原理を組み合わせたカサグランデ法に基づく、より複雑な数学モデルについては、米国土壌科学会の「水力モデルによる体積変化と機械的特性のモデリング」(参考文献のリンク) を参照してください。

現場ベーンによる粘土の過圧密比のプロファイリング

現場ベーン（FV）は、従来、軟質粘土から中質粘土の非排水せん断強度プロファイルを取得するために利用されてきました。FV結果に関する約40年の経験を経て、ひずみ速度、異方性、および外乱が測定されたせん断強度に及ぼす影響を考慮するために、FVデータに経験的な補正係数を適用することが提案されています。[ 10 ]この装置の付加的な用途として、FVを各サイトで校正することで、深度による過圧密比（OCR）のプロファイルを作成することができます。[ 11 ]ここで、 (PI, %)です。 おCR＝1つのFV[cあなたvσv0/]{\displaystyle OCR=a_{FV}[{\frac {c_{uv}}{\sigma _{\mathrm {v0} }^{/}}}]}1つのFV＝22（P私）−0、48{\displaystyle a_{FV}=22(PI)^{-0,48}}

プレコンソリデーションを引き起こすメカニズム

さまざまな要因により、土壌が圧密前圧力に近づくことがあります。

  • 表土除去による全応力の変化は、土壌に前圧密圧力を引き起こす可能性があります。例えば、構造物の除去や氷河作用は、この影響をもたらす全応力の変化を引き起こします。
  • 間隙水圧の変化：地下水位の変化、アルテジアン水圧、深井戸の揚水やトンネルへの流入、地表の乾燥や植物の生育による乾燥などにより、土壌は圧密前の圧力に達する可能性がある。[ 4 ] [ 12 ] [ 9 ]
  • 経年劣化による土壌構造の変化（二次圧縮）：時間の経過とともに、荷重による高圧や間隙水圧が低下した後でも土壌は固まります。[ 4 ] [ 9 ]
  • 環境の変化：pH、温度、塩分濃度の変化により、土壌は圧密前の圧力に近づく可能性があります。[ 4 ] [ 9 ]
  • 化学的風化：様々な種類の化学的風化が前圧密圧力を引き起こします。沈殿、セメント質固化剤、イオン交換などがその例です。[ 4 ] [ 9 ]

用途

圧密前圧力は、構造解析や土質力学に不可欠な土壌特性の多くの計算に使用されます。主な用途の 1 つは、荷重後の構造物の沈下を予測することです。 [ 1 ] これは、新しい建物、橋、大きな道路、鉄道の線路などのあらゆる建設プロジェクトに必要です。これらすべてにおいて、建設前に敷地の評価が必要です。建設のための敷地の準備には、追加する基礎の準備として土壌の初期圧縮が必要です。圧密前圧力を知っておくことは、敷地に適切な荷重の量を決定するのに役立つため重要です。また、条件が許せば、土壌が体積膨張を示す可能性がある場合、再圧縮 (掘削後) を判断するのにも役立ちます。荷重の除去による再圧縮[ 5 ]条件を考慮する必要があります。

参照

注記

参考文献

  1. ^ a b Solanki, CH; Desai, MD (2008). 「土壌指数と塑性特性による圧密前圧力」.第12回国際地盤力学コンピュータ手法・進歩協会第12回国際会議.–インド・ゴア.–2008 . CiteSeerX  10.1.1.383.7352 .
  2. ^ Dawidowski, JB; Koolen, AJ (1994). 「フィールドコアサンプルの圧縮試験における圧密前応力のコンピュータによる測定」.土壌と耕作研究. 31 (2): 277– 282. doi : 10.1016/0167-1987(94)90086-8 .
  3. ^ Baumgartl, Th.、B. Köck. 「水力モデルによる体積変化と機械的特性のモデリング」
  4. ^ a b c d e f g Holtz, Robert D. Kovacs, William D. 「土木工学入門」
  5. ^ a b c d UFC. 「土質力学」修理・メンテナンスマニュアル。
  6. ^カサグランデ、アーサー (1936). 「圧密前荷重の測定とその実際的意義」.土質力学および基礎工学に関する国際会議議事録. 第3巻. ハーバード大学ケンブリッジ校. pp.  60– 64.
  7. ^ Mesri, G. Peck, R. B. Terzaghi , K.「土質力学の工学実践」John Wiley & Sons, Inc. (1996). ニューヨーク. (p 195).
  8. ^ Gregory, AS; Whalley, WR; Watts, CW; Bird, NRA; Hallett, PD; Whitmore, AP (2006-08-01). 「土壌圧縮試験データからの圧縮指数と圧縮前応力の計算」. Soil and Tillage Research . 89 (1): 45– 57. doi : 10.1016/j.still.2005.06.012 .
  9. ^ a b c d e Tomás, R.; Domenech, C.; Mira, A.; Cuenca, A.; Delgado, J. (2007-05-22). 「セグラ川（スペイン南東部）のベガ・バハおよびメディア地域における圧密前応力：原因および地盤水位変化との関係」.工学地質学. 91 ( 2–4 ): 135– 151. doi : 10.1016/j.enggeo.2007.01.006 .
  10. ^ Paul W. Mayne, James K. Mitchell (1987). 「Web 2.0著作：現場ベーンによる粘土の過圧密比のプロファイリング」. Canadian Geotechnical Journal . 25 (1): 150– 157. doi : 10.1139/t88-015 .
  11. ^ kN/m2単位cあなたv、σv0/{\displaystyle {c_{uv}},{\sigma _{\mathrm {v0} }^{/}}}
  12. ^ Tomás, R.; Domenech, C.; Mira, A.; Cuenca, A.; Delgado, J. (2007-05-22). 「セグラ川（スペイン南東部）のベガ・バハおよびメディア地域における圧密前応力：原因および地盤水位変化との関係」.工学地質学. 91 ( 2–4 ): 135– 151. doi : 10.1016/j.enggeo.2007.01.006 .
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Preconsolidation_pressure&oldid=1323901795」より取得