粘土地盤上の有限厚さの砂層の支持力・変形特性に関する研究

本研究では、下部に弱層である粘土層を有する比較的層厚の小さな砂層の支持力・変形問題を取り上げ、次元解析によって抽出した、この種の現象に影響を及ぼす無次元パラメータの影響を遠心模型実験によっって詳細に調べ、より合理的な設計法の確立に資する有用な知見を得ることを目的としてる。 この種の地盤の支持力に影響を及ぼす無次元パラメータとして、砂層厚さHと基礎幅Bの比H/B、無次元化した下部粘土の支持力cu/γB、無次元化した上載圧p0/γBを取り上げ、これらの及ぼす影響を遠心模型支持力実験によって詳細に調べた。また支持力の1/4から2/3程度の一定荷重を砂層表面上の円形基礎に作用させ、圧密特性を調べる実験も併せて行った。その結果得られた主な知見は以下の通りである。 (1)二層地盤の無次元化した支持力2qf/γBはH/B、cu/γB及びp0/γBが大きいほど大きくなる。またH/Bが一定であればcu/γB及びp0/γBの増加と共に直線的に増大する。 (2)二層地盤の支持力は半無限砂地盤の支持力より大きくなることはないので、H/Bがある程度大きくなると砂地盤の支持力と等しくなる。砂地盤の支持力と等しくなるH/Bは粘土強度の減少と共に大きくなるが、粘土が軟弱な場合でも円形基礎では約2程度、帯基礎では、約4程度となる。 (3)二層地盤の変形破壊挙動は基礎の形状にはよらずほぼ同様のものとなり、破壊メカニズムは支持力が砂地盤と等しくなるH/Bを境に変化する。すなわち、支持力が砂地盤より小さな場合は、基礎直下に基礎と共に挙動する砂のブロックが形成され、これが粘土層に押し込まれて地盤が破壊するのに対し、支持力が砂地盤と等しい場合には砂層内で砂が全般せん断破壊を起こし、粘土層の変形は小さなものとなる。 (4)二層地盤の圧密沈下量はほぼ載荷量に比例して増加する。また圧密沈下量と載荷重と支持力の比q/qfの関係はH/Bによらずほぼ1本の曲線となる。