重要な専門家への注意: この記事はアーカイブされた教育的レビューであり、地質工学的研究、有効な実験室標準、基礎計算または取扱説明書ではありません。元の用語、手順、測定単位、値、分類、および「当社の規制」への参照は、該当する規格および規制への準拠を確認することなく転送されました。土壌試験、方法の選択、結果の解釈、および設計の決定は、認定された地質工学の専門家および特定の対象物および場所に適した研究所によって実行されなければなりません。
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走行距離計テストの基礎
土壌の圧縮率は、横方向の膨張を防止した圧縮試験によって決定されます。これは、オエドメーター試験または圧密試験とも呼ばれます。
試験は、乱されていないサンプルを使用して実行されますが、場合によっては乱されたサンプルを使用して実行されます。最初のケースでは、金属リングをより大きな平らなサンプルに押し込むことによって試験サンプルが採取され、余分なサンプルを切り取り、その表面をシリンダーの端で平らにした後、リングと一緒に装置に供給されます。 2 番目のケースでは、降伏点で均一な状態のサンプルがリングに充填され、その状態で走行距離計に導入されます。
このテストは、Terzaghi によって最初に構築された、Oedometer と呼ばれる装置を使用して実行されます。現在、この装置にはいくつかの異なる構造がありますが、それらはすべて同じ原理に基づいており、横方向の膨張を防ぎながら荷重下での土壌サンプルの圧縮をテストします。
走行距離計: デバイスの説明
図1。 走行距離計
走行距離計は金属シリンダーで構成されており、サンプルは 2 つのフィルター石の間に配置されます (図 1)。サンプルは、直径7～10 cm、高さ1～4 cmの金属リングに入った状態で装置に導入されます。荷重 P は上部フィルター石を介してサンプルに伝達されます。下部フィルター石の下のシリンダーの底には、サンプルから毛細管への水を排出するためと給水のためのチャネルがあります。サンプルの圧縮は細孔を犠牲にして行われるため、細孔内の固体土壌粒子と水は実際には圧縮できないため、試験中にサンプルから水が確実に排出されるようにする必要があり、これはフィルター石、チャネル、および毛細管によって可能になります。
装置の左側にはシリンダーの前方に蛇口のある給水管があり、右側にはシリンダーの後ろに蛇口のある毛細管があります。毛細管は土壌浸透係数 k を決定するのにも役立ちます。
テスト
サンプルをシリンダーに入れ、装置を組み立てたら、左の水道の蛇口を閉め、右の蛇口を開けるとキャピラリーチューブに水が流れます。次に、サンプルの荷重に近づき、徐々に荷重を加えます。通常、次の荷重が適用されます: 0,50; 1,00; 2,00; 4,00; 6,00 kp/cm2、さらに建物の下で予想される最高土壌荷重まで、ほとんどの場合10 kp/cm2 まで、ダムの場合はさらに20 kp/cm2 までとなる可能性があります。負荷の各レベルで、適用の瞬間にストップウォッチが開始され、特定の時間間隔で 15“、30“、1’、2’、5’、15’、45’、 2h、5h、24h、その後は24h ごとに、そのレベルの荷重下でサンプルが固化するまで、対応する沈下量がコンパレーターで 1000 分の 1 ミリメートル単位で読み取られ、記録に記録されます。圧密については、サンプルの沈下が 24 時間にわたって Δh ≤ 0,02 mm であれば達成されたと想定されます。統合が達成された後、次のレベルの荷重が適用され、最終レベルの荷重まで同じ方法で手順全体が繰り返されます。
横方向の膨張を防止した圧密試験は、土の弾性特性を決定するために荷重と除荷を伴って実行されます。サンプルをある程度ロードしたら、ロードしたときと同じ段階でアンロードします。通常、緩和は 2,0 kp/cm2、4,0 kp/cm2、6,0 kp/cm2 の後に行われます。
原則として、試験は、装置内のサンプルの上面の高さで左側のガラス管に保持されたサンプルを水中に入れて実行されます。水の存在下でサンプルの圧縮率を試験するのは、試験に時間がかかり、その間にサンプルが乾燥するため、サンプルの圧縮率が自然の湿潤状態の土壌の実際の圧縮率よりも低くなるためです。さらに、特に地下水位が上昇すると、土壌の自然含水率がサンプリング時よりも高くなる可能性があり、地下水面が高い期間中の土壌の実際の圧縮率からの大幅な乖離につながる可能性があります。
試験結果は、相対圧縮図、気孔率変化図、時間沈降図の3種類の図にプロットされています。
相対圧縮図
この図は、サンプルに通常の圧力が横軸 σ = P/A に適用された場合に得られます。ここで、P は、上部フィルター石を通してサンプルに作用する荷重 (kp/cm) です。2、A_は装置内のサンプルの断面積、縦軸は相対圧縮_Δh/h、ここで_Δh_は圧密中の_Δσ_荷重下でのサンプルの沈下、_h_は荷重前のサンプルの高さです（図1）。2）。
Sl.2。 相対圧縮図
ロード中に、一次圧縮の図_a._ が取得されます。
荷降ろし中に、妨げられない水の摂取が可能であり、荷降ろし中にサンプルが水中に残った場合、サンプルは元の状態、つまり膨潤に戻ります。ただし、サンプルは初期状態に戻りません。これは、サンプルが弾性変形に加えて塑性 (永久) 変形を受けていることを意味します。したがって、この場合は、除荷中に膨潤図_b_が得られることになります。ただし、水を受け取らずにテストを実行した場合は、膨潤図の代わりに、いわゆる_弾性図_が使用されます。
サンプルをアンロードした後に再度ロードすると、二次圧縮線図 c が得られます。膨張線図と二次圧縮線図_c_は、それらの間にヒステリシス ループを形成します。粘土では、ヒステリシス ループが顕著であるため、膨潤および二次圧縮の領域 (図 b および c) の変形は弾性とはみなされませんが、フックの法則に従って荷重に比例しないため、可逆的です。戻らなかった部分の一次圧縮領域（図a）の変形は永久的（不可逆的）です。
土壌圧縮率モジュール
相対圧縮の図から、弾性材料のユングの弾性係数_E_と同様にフックの法則に従って、土壌の圧縮係数_Ms_
Ms = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
ここで、Δσ は負荷増分、Δh/h は対応する相対圧縮であり、一次圧縮図 (図 2) から取得されます。
土壌の圧縮率 Ms は、弾性材料の弾性係数 E とは異なります。これは、 Ms が同じ材料では一定ではなく、可変であり、垂直荷重 σ とともに増加するためです。したがって、圧縮率係数 Ms の 1 つの特定の値は、垂直土壌荷重 Δσ の 1 つの狭い区間に対してのみ与えることができます。モジュール Ms の値が大きいほど、土壌の圧縮率は低くなり、その逆も同様です。当社の基礎規定によれば、自然状態の土壌の圧縮率には次の基準が採用されています:
以下の分類は、繰り返される間隔100-400 kp/cm2を含め、原文から引き継がれています。現在の規制はチェックされておらず、調和も行われていません。
Ms = 0 - 20 kp/cm2 極めて圧縮性の高い土壌
Ms = 20 - 50 kp/cm2 非常に圧縮性の高い土壌
Ms = 50 - 100 kp/cm2 中圧縮性土壌
Ms = 100 - 400 kp/cm2 圧縮性の低い土壌
Ms = 100 - 400 kp/cm2 わずかに圧縮性の土壌
Ms = 400 - 1000 kp/cm2 わずかに圧縮性の土壌
Ms > 1000 kp/cm2 非常に低い圧縮性の土壌。
土壌弾性モジュール
同様に、土の弾性率 E:
E = Δσ / (Δh/h) [kp/cm2],
ここで、相対圧縮増分 Δh/h は、対応する垂直圧力増分 Δσ の土壌弾性図から取得されます。
通常の固結土および過固結土
図3。 撹乱土壌サンプルの空隙率変化図
降伏点で装置に入力した乱れたサンプルを使用してオドメーターテストを実行し、テストの結果を圧力_σ_に応じた間隙係数_e_の変化の図（図3）にプロットすると、一次荷重に対する圧密流は図1で表されます。 2 はアンロード用、3 は一次荷重延長 σa の制限値 a までの二次負荷用、およびその制限を超える場合は 4 です。
除荷図2と二次圧縮図3はヒステリシスループを形成し、その後ろに図表4が図表1の延長線上で、まるで除荷と再装填がなかったかのように中断なく続きます。
図4。 未撹乱土壌サンプルの空隙率の変化の図
ただし、土壌の特定の深さから採取した、乱されていないサンプルを使用して、以前と同じ方法で走行距離計テストを実行すると（図4）、二次荷重図3は、特定の荷重で点bで_σb_破断を示し、その後、図4の傾きが大きくなります。この破壊は、サンプルが採取された土壌に、走行距離計のサンプルの荷重 σ よりも大きな荷重 p=γt がかかっていたために発生しました。より高い荷重 p は、地形の表面に対する既存の上部土壌層の重量 (これを土圧と呼びます)、または侵食によって時間の経過とともに運び去られる初期の土壌層の荷重、またはプリロードと呼ぶモレーン土壌または氷から生じます。過圧密の出現は特に粘土の特徴であり、通常の圧密と過圧密の粘土を区別します。
通常圧密粘土
通常、固結した粘土は地表の下の浅い深さにあり、以前は予荷重にさらされていませんでした。この粘土のサンプルは、上部の「土圧」層の重量よりも大きな荷重で走行距離計に装填され、相対圧縮図や間隙率変化図に切れ目なく、連続的な圧密の流れを示しています。物体の荷重下でのこの粘土の沈下は正常です。つまり、特定の荷重下では、時間の経過とともに沈下が減少します。
過圧密粘土
過固結した粘土はより深いところにあるか、以前に予荷重にさらされていました。土圧または予荷重よりも大きな圧力で走行計に装填されたこの粘土のサンプルは、いわゆる相対圧縮図または間隙率変化図で破壊を示します。 方向の強い変化を伴う地質学的亀裂 g, (図 5a)。構造物の下へのこの粘土の沈下は、土圧または予荷重 σ1 を下回る荷重では小さくなりますが、σ1.
地質学的切れ目が明確に定義されていない場合は、図への接線を使用して決定されます (図 5b)。
図5。 過圧密粘土の気孔率変化図
時間決済図
この図は圧密図とも呼ばれ、走行距離計でのサンプルの荷重の各段階について、時間単位の時間_t_を横軸に適用し、mm単位の沈下量(図6a)または総沈下量の%(図6b)を縦軸に適用すると得られます。軸.
図6。 時間決済図
非結合土壌と結合土壌は荷重下で異なる挙動を示します。砂などの緩い土壌には大きな細孔があり、荷重がかかるとそこから水がすぐに絞り出され、土壌は急速に沈下します。最大の沈下は荷重の開始時に発生し、所定の荷重で比較的短い時間間隔で最終沈下に達します。粘土などの粘性土壌には小さな孔があり、荷重がかかってもそこから水が絞り出されることは困難です。圧縮土の沈下には 2 つの段階があります。第 1 段階では、土壌に荷重を加えた直後、水は細孔から流出できないため、土壌は応力を受け、加えられた荷重全体を受け取ります。第 2 段階では、応力を受けた間隙水が荷重による自身の応力で押し出され始め、徐々に固体土壌粒子に伝達されます。この第 2 段階では、粒子が集まり、細孔が縮小します。沈下プロセスは、圧力水が細孔から押し出されるまで、つまり細孔内の水の応力状態が存在しなくなるまで続きます。したがって、土壌の圧密は主に流体力学的な問題であり、土壌の浸透性と空隙率に依存します。粘土の場合、浸透性が低く、固化プロセスに非常に長い時間がかかる可能性があり、さらに、砂の場合よりも全体的な空隙率が高いため、沈下が大幅に大きくなる可能性があります。圧密テストに基づいて、沈下時間の経過は、圧密の全期間および個々の段階で計算できます。