¿Geofact?

覚えたことのメモ

アイソタック則

関西国際空港の沈下予測に用いられたアイソタック理論のモデル化(1)について調べたのでメモ。

 

アイソタック理論は圧密に関する2つの仮説に遡る。1つは層厚が変わっても一次圧密終了時のひずみ量が変わらない、二次圧密は一次圧密終了後に生じるという考え(A仮説)。もう1つは一次圧密中にも二次圧密が生じるため、層厚が大きくなると一次圧密中のひずみ量が大きくなるという考え(B仮説)。アイソタック理論はB仮説の沈下をひずみ速度に着目して解釈する理論となる。

 

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     二次圧密に関する2つの仮説(2)

 

二次圧密が問題になった関西国際空港ではアイソタック理論を用いて二次圧密の沈下予測を行うという研究が多く行われている(例えば(3))。

この中で、(1)で提案されているモデルはひずみ速度と降伏応力を関連付けている。

まず、定ひずみ速度圧密試験を実施し基準圧縮曲線を定義する。次に長期圧密試験を実施し各ひずみ速度の圧縮曲線どうしの間隔を求める(二次圧密係数が一定と定義すると各ひずみ速度の圧縮曲線は互いに並行で等間隔となる)。

別の方法で荷重を与えた場合の増加応力と時間の関係を求めておく。各時間ごとの応力をその時点の降伏応力として先程のモデルからその時点のひずみ速度を算出する。

応力、ひずみ速度が決まれば、その時点のひずみ量が唯一に決定される。

 

このモデルの重要なところは水・土の連成解析に更にアイソタック理論を考慮すると収束計算が大変なので応力ー時間関係は別の方法で求めるというところ。アイソタック理論を用いて計算すると言いつつも他の方法で一度計算を行う必要がある。

 

これを実務で使用するには、少なくとも1度の計算で求められるようになる必要があるのではないかと思います。

 

(1)Watabe, Y., Udaka, K. and Morikawa, Y. (2008): Strain rate effect on long-term consolidation of Osaka bay clay, Soils and Foundations, 48(4), 495–509. 

(2)Ladd, C.C. Foott, R., Ishihara, K., Schlosser, F. and Poulous, H.G. (1977): Stress-deformation and strength characteristics, Proc. the 9th ICSMFE, 1, 421-494.

(3)Imai, G., Tanaka, Y., Saegusa, H. (2003): One-dimensional consolidation modeling based on the isotach law for normally cosolidated clays, Soils and Foundations, 43(4), 173-188.