地山等級のDＩとDＩＩの差について、トンネル設計者のTOPに教えを請いに行っていました。
DＩＩは、変形余裕量を見込むこと、切羽が2D以上進行しても変形がおさまらないことから、膨張性地山を対象とするイメージを持たれる方もいらっしゃいます。施工実績が少ないようですから、確かに、そうなのかもしれません。
この点について聞いたところ、「膨張性地山とはどこにも書かれていない。地山強度比が2以上か以下か、内空変位が60mm以上か以下かしか書かれていない。」
後荷が来るイメージに対しては、「地山強度比が2以下で塑性化しているんだから、止まらないだろう」と。
納得です。
地山強度比に関しては、一軸圧縮ができるところ、言いかえればコアが10cm以上の棒状で採れる箇所、もしくはそれ同等の地質が分布する箇所での値であり、それ以上劣化した箇所の値は算出されません。地山強度比が書かれている箇所よりも、（その間を含め）書かれていないところの方が危険な可能性があるということです。
そのため、地山強度比が3前後の個所は要注意です。貫入岩の接触部や水がまわったところで劣化していれば2以下になる可能性があります。その場所を地質屋は知っています。が、設計者は帯に書かれた数字を主体に考えます。地質屋が総合判定で地山等級をDＩＩにしても、その根拠が明確でなければ、設計者は地山分類をDＩに設定します。
DIとDＩＩ、先入観を持たず、挙動が明らかに異なる点で判定する必要がありますね。
2011年8月9日火曜日
2011年8月7日日曜日
AE
先日届いたISRMのnews letterに、AEの記事がありました。
一軸圧縮試験でAEも測定しているのですが、CI、CD値がきれいに出ています。ひずみを測るより精度が良いようですね。面白い。
なかなかAEセンサーを使用する現場はありませんが、岩盤崩落や地下空洞での使用は見たことがあります。詳しい分析方法は分かりませんが、①複数のセンサーを使用すれば岩盤中のどこで発生したのかが分かること、②初期地圧を推定できること（カイザー効果）、③破壊させなくてもCI値などから現位置岩盤の一軸圧縮強度を推定できることです。③はTEPCOさんの論文で詳細に報告されています。岩盤がピーク強度を発揮する前に強度定数を把握できることから、情報化施工による変形解析での利用に有利ですね。壊れてから真値が分かっても意味ないですからね。
圧縮試験に伴うAE測定のため、代表的コアを選定したことはあります。試験を見てみたい、岩と結果を頭の中でリンクできるようになりたいと考えながら選んでいました。どのような試験・解析でも共通しますが、自分の手を動かさないと、なかなかモノになりません。
今後、機会があればモノにできるようチャレンジしましょう。
一軸圧縮試験でAEも測定しているのですが、CI、CD値がきれいに出ています。ひずみを測るより精度が良いようですね。面白い。
なかなかAEセンサーを使用する現場はありませんが、岩盤崩落や地下空洞での使用は見たことがあります。詳しい分析方法は分かりませんが、①複数のセンサーを使用すれば岩盤中のどこで発生したのかが分かること、②初期地圧を推定できること（カイザー効果）、③破壊させなくてもCI値などから現位置岩盤の一軸圧縮強度を推定できることです。③はTEPCOさんの論文で詳細に報告されています。岩盤がピーク強度を発揮する前に強度定数を把握できることから、情報化施工による変形解析での利用に有利ですね。壊れてから真値が分かっても意味ないですからね。
圧縮試験に伴うAE測定のため、代表的コアを選定したことはあります。試験を見てみたい、岩と結果を頭の中でリンクできるようになりたいと考えながら選んでいました。どのような試験・解析でも共通しますが、自分の手を動かさないと、なかなかモノになりません。
今後、機会があればモノにできるようチャレンジしましょう。
2011年8月6日土曜日
トンネルと1.5D
トンネルには1～2Dといった距離が良く出てきます。
①坑口部は土被りが1D～2D。
②トンネル同士の離隔は緩み領域を考慮し2D（中心から1.5D×2）。
③トンネルと地すべりの離隔は2D
④設計時の弾性波の評価はトンネル計画高より1.5Dまでを考慮。
この中で、④だけが、天端からの考慮すべき距離が小さくなります。最も出番が多いはずなのですが。
基準には以下の記述があり、設計者は機械的に判定する傾向があるようです。
本来であれば、緩み領域は中心から1.5D、弾性波の評価は底盤から1.5D、などと区別する必要はないと思います。天端や側壁から剥落しやすいか、層理面の方向から弾性波が過大評価されていないか、などはBTVで亀裂の方向を整理しておけばイメージできると思います。基準があるので設計者は底盤1.5Dを適用しがちですが、過大評価にならないよう地山状況を適切に伝える、あるいは地山等級を判定した根拠を示すのが、地質屋の責任だと思います。
①坑口部は土被りが1D～2D。
②トンネル同士の離隔は緩み領域を考慮し2D（中心から1.5D×2）。
③トンネルと地すべりの離隔は2D
④設計時の弾性波の評価はトンネル計画高より1.5Dまでを考慮。
この中で、④だけが、天端からの考慮すべき距離が小さくなります。最も出番が多いはずなのですが。
基準には以下の記述があり、設計者は機械的に判定する傾向があるようです。
トンネル計画高より上部約1.5D（Dはトンネル掘削幅）の範囲が複数の速度層からなる場合は、弾性波速度分布図におけるトンネル計画高の速度層より上層（速度の遅い層）の速度を採用する方が望ましい。しかし、このようにも書かれています。
頁岩、粘板岩、片岩などで褶曲などによる初期地圧が潜在する場合、あるいは微細な亀裂が多く施工時にゆるみやすい場合には、実際の地山等級よりも事前の弾性波速度によるものが良好に評価されることがある。こちらについては、なかなか考慮されていないようです。
本来であれば、緩み領域は中心から1.5D、弾性波の評価は底盤から1.5D、などと区別する必要はないと思います。天端や側壁から剥落しやすいか、層理面の方向から弾性波が過大評価されていないか、などはBTVで亀裂の方向を整理しておけばイメージできると思います。基準があるので設計者は底盤1.5Dを適用しがちですが、過大評価にならないよう地山状況を適切に伝える、あるいは地山等級を判定した根拠を示すのが、地質屋の責任だと思います。
2011年8月5日金曜日
流れ則
10年くらい前、地盤工学会の「土の強さと地盤の破壊入門」を読んで、その多彩さに感動したのを覚えています。
モールの応力円、ひずみ円が丁寧に解説されており、土質力学を勉強中だった私は非常に助けられました。（今も勉強中ですが。）
ダイレイタンシーはそのころよく聞いていた単語です。せん断によって体積膨張する場合（ダイレイタンシーが生じている場合）にダイレイタンシー角νが正、収縮で負と覚えました。
流れ則（ Flow rule )を再確認するため、再度読んでおりますと、いろいろ忘れていることがありました。
①平面ひずみ状態（ε2=0）におけるダイレイタンシー角関連の定義
モールの応力円、ひずみ円が丁寧に解説されており、土質力学を勉強中だった私は非常に助けられました。（今も勉強中ですが。）
ダイレイタンシーはそのころよく聞いていた単語です。せん断によって体積膨張する場合（ダイレイタンシーが生じている場合）にダイレイタンシー角νが正、収縮で負と覚えました。
流れ則（ Flow rule )を再確認するため、再度読んでおりますと、いろいろ忘れていることがありました。
①平面ひずみ状態（ε2=0）におけるダイレイタンシー角関連の定義
- 収縮・膨張のない面が、最も圧縮しているε1方向となす角度ε'
- その面上の要素が単純せん断で生じる変形モードの（収縮・膨張のない面となす）角度ν・・・p55、図2.20
- 最大せん断ひずみ増分（
）によって生じる体積ひずみ（
）の率
- ここですっかり忘れていたのが、平面ひずみ状態であること。三軸圧縮試験ではε2≠0なので、上記で定義されたダイレイタンシー角νの物理的意味は明確ではありません。
- 平面ひずみ圧縮
- 三軸圧縮
- 関連流れ則は図2-37のようにひずみ増分の生じ方（流れ則）が破壊条件に関連している現象を示すものでしたね。
なぜ、流れ則 と言うのかは、式がポテンシャル流れと同じ形だからだそうです。
なるほど。
2011年8月4日木曜日
検土杖
後輩がミニラムを実施しています。
換算N値と支持層の深度を知りたいようです。
サウンディングは補足調査ですから、換算N値や推定強度はあくまでボーリング調査（標準貫入試験、土質試験）結果を断面上で補間するのに利用すべきものです。ボーリングなしでもN値は推定できますが、それをそのまま設計に使うには精度が足りないでしょう。サウンディングだけでは土質もわかりません。結果は相対値として使用すべきですね。
土質が分かるサウンディングもあります。
検土杖というツールがNEXCOの試験法に記載されています。
もとは土壌分野のツールのようで、それが土木にも取り入れられたもののようです。WWWで検索すれば画像付きで引っかかりますし、市販もされています。個人的には重宝しており、堤防点検ではシルト質砂か砂質シルトかの判別によく使用していました。採取試料はこんな感じです↓
市販のものは土検棒の簡易法と同じで、手で押し込んで土層を調べるサンプリングツールです。軽い錘で叩き込むものも検索で引っかかりますね。
個人的に愛用しているものは、簡易貫入のヘッドに取り付けられるようになっています（部長様の改良です）。1mピッチの土質の採取が可能となるようにサンプラー部分も長くしています。鉄工所で安価に作っていただきました。
作業工程は以下の繰り返しです。
1m打ち込み ＞ 引き上げ ＞ 試料観察 ＞ ロッド接続 ＞ 再挿入
時間は簡易貫入（早い）と土検棒（遅い：ベーンコーン使用時）の中間程度ですね。実際に土が採取できて観察ができますので、得られる結果は両者以上です。ロッドやヘッドは簡易貫入と同じものが使えるようにしていますので、5kgの錘で叩き込めます。そのため、深度、適用土質は簡易貫入と同程度で、土検棒よりは深くなります。
http://phreeqc.blogspot.com/2011/07/blog-post.html
砂礫地盤ではサンプリングできませんが、マトリックスの観察が可能です。
N値換算式はありませんが、簡易貫入と同じように叩き込むとNd値のような相対値が得られますので、補足調査にはもってこいです。孔がつぶれなければ細い水位計で水位も測れます。
問題点は・・・非常に安いため、利益が出ないこと。
ま、お客さまにとっては費用対効果の面で優れた補足調査となりますね。
換算N値と支持層の深度を知りたいようです。
サウンディングは補足調査ですから、換算N値や推定強度はあくまでボーリング調査（標準貫入試験、土質試験）結果を断面上で補間するのに利用すべきものです。ボーリングなしでもN値は推定できますが、それをそのまま設計に使うには精度が足りないでしょう。サウンディングだけでは土質もわかりません。結果は相対値として使用すべきですね。
土質が分かるサウンディングもあります。
検土杖というツールがNEXCOの試験法に記載されています。
もとは土壌分野のツールのようで、それが土木にも取り入れられたもののようです。WWWで検索すれば画像付きで引っかかりますし、市販もされています。個人的には重宝しており、堤防点検ではシルト質砂か砂質シルトかの判別によく使用していました。採取試料はこんな感じです↓
市販のものは土検棒の簡易法と同じで、手で押し込んで土層を調べるサンプリングツールです。軽い錘で叩き込むものも検索で引っかかりますね。
個人的に愛用しているものは、簡易貫入のヘッドに取り付けられるようになっています（部長様の改良です）。1mピッチの土質の採取が可能となるようにサンプラー部分も長くしています。鉄工所で安価に作っていただきました。
作業工程は以下の繰り返しです。
1m打ち込み ＞ 引き上げ ＞ 試料観察 ＞ ロッド接続 ＞ 再挿入
時間は簡易貫入（早い）と土検棒（遅い：ベーンコーン使用時）の中間程度ですね。実際に土が採取できて観察ができますので、得られる結果は両者以上です。ロッドやヘッドは簡易貫入と同じものが使えるようにしていますので、5kgの錘で叩き込めます。そのため、深度、適用土質は簡易貫入と同程度で、土検棒よりは深くなります。
http://phreeqc.blogspot.com/2011/07/blog-post.html
砂礫地盤ではサンプリングできませんが、マトリックスの観察が可能です。
N値換算式はありませんが、簡易貫入と同じように叩き込むとNd値のような相対値が得られますので、補足調査にはもってこいです。孔がつぶれなければ細い水位計で水位も測れます。
問題点は・・・非常に安いため、利益が出ないこと。
ま、お客さまにとっては費用対効果の面で優れた補足調査となりますね。
2011年8月3日水曜日
RIR
RockJockの新規スタンダードの登録で、本店の研究職がまだ悩まれています。
水平設置型でないため配向を避けることが困難なこと、試料の混合法が適切でなかったことなどが分かってきました。今度はRIRです。
mix した試料を用い、RIR （厳密にはある範囲の積算強度）を測定してもらっているのですが、mix する鉱物によって RIR が異なってしまいます。しかも倍半分。 Kfs では算出するまでもなく、第一ピークの強度が大きく変わっていました。粘土鉱物やコランダムとの混合がまずいだけなのでしょうか？
Kfs単一試料で10回計ってもらったところ、倍半分どころか、3倍程度の差が出てしまいました。原因は押し方（配向）しかありません。XD-D1のような鉛直設置型ではKfsの定量は困難と言う結論になります。
試料水平設置型の機械がある研究機関まで出かけますか？
水平設置型でないため配向を避けることが困難なこと、試料の混合法が適切でなかったことなどが分かってきました。今度はRIRです。
mix した試料を用い、RIR （厳密にはある範囲の積算強度）を測定してもらっているのですが、mix する鉱物によって RIR が異なってしまいます。しかも倍半分。 Kfs では算出するまでもなく、第一ピークの強度が大きく変わっていました。粘土鉱物やコランダムとの混合がまずいだけなのでしょうか？
Kfs単一試料で10回計ってもらったところ、倍半分どころか、3倍程度の差が出てしまいました。原因は押し方（配向）しかありません。XD-D1のような鉛直設置型ではKfsの定量は困難と言う結論になります。
試料水平設置型の機械がある研究機関まで出かけますか？
2011年8月1日月曜日
パイプ流のモデル化
本棚を整理していると、愛媛大学・地盤工学会四国支部「豪雨時の斜面崩壊のメカニズムと予測に関する論文集」が出てきました。
2001年8月ですから、ちょうど10年前です。
当時、このような論文集があるということで、コピーを送ってもらった記憶があります。
中を見てみましたが、技術レベルは何も変わっていないですね。停滞しているのか、再現や予測の限界なのか、興味のある方が少ないのか？
そう思いながら、中身を見てみると、当たりがありました。
ある論文の参考文献の中に、パイプ流のモデル化に関する資料が掲載されていました。以前、「再現できません」と書きましたが、やっている方が10年前にいらっしゃいました。
http://www.jsece.or.jp/event/conf/abstruct/2001/pdf/2001O119.pdf
http://www.jsece.or.jp/event/conf/abstruct/2001/pdf/2001O120.pdf
http://phreeqc.blogspot.com/2011/04/blog-post_27.html
論文になっていれば詳細な設定が分かるのでしょうが、この資料だけでも具体的なモデル化の方法は想像できます。結果も面白いですね。パイプがない場合、ある場合、閉塞している場合と分けて示されています。これ、表層崩壊のイメージに結びつきますよね。そのイメージを持った方がモデル化して結果を良しとし、発表されたのでしょう。実際は空気圧もかかるでしょうから、もう少し複雑なモデルになるのでしょうが、浸透流だけでも工夫すればモデル化が可能なことは分かりました。
あとはどう調査するかですね。
地下水調査のスケールを考えないといけません。ある斜面に対し不均質なモデル化をするために、不均質地盤を把握しないといけないのです。前にも書きましたが、難しいでしょうね。
もし、このモデル化で現象を再現できるなら、解析ツールは10年前にほぼ揃っていたということになります。停滞していたのは崩壊メカニズムの把握と解析ツールの開発ではなく、地質屋がそれを理解し、必要な調査をしてこなかったか、理解したけれども調査できなかったことに起因するでしょう。私自身、10年後、ある斜面の水みちを詳細に把握できるか考えると、難しいと思います。
スケール因子やSISimで透水係数場を確率論的に発生させ、複数ケース回して最も壊れやすい場所を選択するというのも一つの手かもしれません。地質屋さんなら、ある意味、敗北を認めることになるため嫌な手法だとは思いますが、答えが確実に出る確率論は実務では有利です。そうなれば、ある程度調査手法や数量も見えてきます。
いずれにしても、飽和・不飽和浸透と斜面崩壊の問題は、地質屋が努力し、さらに自然から学ばないと解決できない領域ということなのでしょう。
2001年8月ですから、ちょうど10年前です。
当時、このような論文集があるということで、コピーを送ってもらった記憶があります。
中を見てみましたが、技術レベルは何も変わっていないですね。停滞しているのか、再現や予測の限界なのか、興味のある方が少ないのか？
そう思いながら、中身を見てみると、当たりがありました。
ある論文の参考文献の中に、パイプ流のモデル化に関する資料が掲載されていました。以前、「再現できません」と書きましたが、やっている方が10年前にいらっしゃいました。
http://www.jsece.or.jp/event/conf/abstruct/2001/pdf/2001O119.pdf
http://www.jsece.or.jp/event/conf/abstruct/2001/pdf/2001O120.pdf
http://phreeqc.blogspot.com/2011/04/blog-post_27.html
論文になっていれば詳細な設定が分かるのでしょうが、この資料だけでも具体的なモデル化の方法は想像できます。結果も面白いですね。パイプがない場合、ある場合、閉塞している場合と分けて示されています。これ、表層崩壊のイメージに結びつきますよね。そのイメージを持った方がモデル化して結果を良しとし、発表されたのでしょう。実際は空気圧もかかるでしょうから、もう少し複雑なモデルになるのでしょうが、浸透流だけでも工夫すればモデル化が可能なことは分かりました。
あとはどう調査するかですね。
地下水調査のスケールを考えないといけません。ある斜面に対し不均質なモデル化をするために、不均質地盤を把握しないといけないのです。前にも書きましたが、難しいでしょうね。
もし、このモデル化で現象を再現できるなら、解析ツールは10年前にほぼ揃っていたということになります。停滞していたのは崩壊メカニズムの把握と解析ツールの開発ではなく、地質屋がそれを理解し、必要な調査をしてこなかったか、理解したけれども調査できなかったことに起因するでしょう。私自身、10年後、ある斜面の水みちを詳細に把握できるか考えると、難しいと思います。
スケール因子やSISimで透水係数場を確率論的に発生させ、複数ケース回して最も壊れやすい場所を選択するというのも一つの手かもしれません。地質屋さんなら、ある意味、敗北を認めることになるため嫌な手法だとは思いますが、答えが確実に出る確率論は実務では有利です。そうなれば、ある程度調査手法や数量も見えてきます。
いずれにしても、飽和・不飽和浸透と斜面崩壊の問題は、地質屋が努力し、さらに自然から学ばないと解決できない領域ということなのでしょう。
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