三軸圧縮試験の拘束圧 その2

試験機に詳しい先輩に聞いたところ、使用しているロードセルの精度は1/4000。最大荷重は2kN。この値だけであれば、低拘束圧でも大きな問題は生じないように思えます。
が、先輩が言うには、低い荷重領域はやや精度が劣るとのこと。

例えば、直径5cmの供試体に、400N（最大荷重の20%）をかけると、約200kN/m2。低拘束圧下での破壊を考えると、やや大きな値です。背圧を100kN/m2かけても、クリアできない試料もあると思います。
では、背圧を200kN/m2にすれば良いのでは？と聞くと、それも経験上ダメとのこと。理論上はOKでも、経験上、静水圧程度にしておかないと、（実際は違うかもしれませんが）構造が壊れやすい？そうです。

他社のプロとも話しました。試験室でロードセルとPC画面を見ながら話をしたのですが、こちらも似たような精度でした。どちらかというと、不均質性の影響がより大きくなるだろうと。ま、その通りです。サンプリング・運搬・トリミングによる乱れ・供試体の不均一性はそのまま出てくるでしょうね。室内にだけ精度にこだわっても、ダメということです。

御二方と話して得た結論としては、「低拘束圧のみで試験を実施するなら、ロードセルを変えたほうが良い」ということ。うーん。ま、そこまでこだわれということかもしれません。


あと、先輩、私、プロ三者に共通した意見がありました。
「低拘束圧のほうが、cが出るだろう」
基準では逆の説明がされています。粒子破砕でも起これば、高拘束圧のほうが寝てくると思いますが。どうなんでしょうね。

試験一つとっても、まだまだ分からないことが多い状態。一歩づつ、片づけていきましょう。

三軸圧縮試験の拘束圧

三軸試験の拘束圧について後輩から質問がありました。

三軸試験の拘束圧はc・φを決めるのに重要な要素です。が、多くの方は気を使われていないようです。現場担当・試験担当などの分業化、試験の基準化の弊害でしょう。現場が「三軸試験をお願い」と言えば、基準に従った結果は上がってきます。が、側圧の詳細な設定方法は基準に載っていませんので、試験者によってはゲージの読みやすい値や習慣で、とんでもない拘束圧を設定することもあるでしょう。拘束圧の設定方法に疑問を持った（設計者）は「いいね!」です。

余談ですが、他社の熟年設計者が、お客様に対し、拘束圧をどの程度に設定するか聞いているのを見たことがあります。お金をもらってコンサルティングする立場のはずですが。これは逆に論外です。

拘束圧に関して、基準に載っているのは下記ぐらいでしょうか。

国土技術研究センター「河川堤防構造検討の手引き」H24改訂版

http://www.jice.or.jp/siryo/t1/201202090.html

従来、三軸圧縮試験および一面せん断試験における拘束応力の設定に配慮不足な面があった。すべり面計算に用いる三軸圧縮試験等のせん断強度試験は、発生すると予想されるすべり面の深さにおいて、発揮する強度が評価されるように、低い拘束応力範囲を含むように設定することが望ましい。高拘束圧下の試験結果から得られた粘着力を見込むと、低拘束圧下で過大な強度となり、過大な安全率が得られることもあるため、粘着力の評価に必要な注意事項である。

ただ、具体的な設定方法については書かれていません。明確に書かれた基準は現段階でないと思います。

本来、盛るのか、掘削するのかによっても変化しますし、安定計算時のすべり線が決まっているかどうかによっても変わります。扱うモデルが2次元か3次元か、欲しい値が過圧密の範囲内なのか正規圧密状態なのかでも異なります。現状ではそれらを書き出すのが面倒なため、常識？の範疇となっているのでしょう。

先日、他部署の先輩と話していた時に、ある資料の存在を知りました。またも河川、下記土研の解説書です。この分野、河川は強いですね。
比較的初心者向けの解説書と思われますが、その中に拘束圧について書かれている箇所がありました。公的な書き物で具体的な記載があるのは初めてではないでしょうか？
土木研究所　地質・地盤研　土質・振動チーム「河川堤防の浸透に対する照査・設計のポイント」
http://www.pwri.go.jp/team/smd/topics-seepagepoints.htm

ただし、これにも問題があります。
最大で50kN/m2だと、他は10, 30kN/m2程度でしょうか。拘束圧は設定できると思いますが、10kN/m2はかけたことがありません。最低でも20kN/m2程度です。機械にもよると思いますが、軸方向の精度が保てるかどうか心配です。
あと、モール円が詰んでしまい破壊線を引き難く（c・φを決定し難く）なりますね。ま、これは(有効)応力経路のグラフにて、破壊点に対し最小二乗近似を取ればクリアーできますが。

続きは後日。

崩壊の原因は？

今年は台風が多いせいか、土砂災害も多く発生しました。

今年、呼び出されて見た中で、印象に残っているのが、ある切土の崩壊。
岩盤の上に厚い扇状地性堆積物が載っていたのですが、そこをオープンカットで通過していました。で、台風により上位の堆積物だけが崩壊。原因は岩盤との境界を流れる地下水です。土工指針や教科書に載っている、典型的な崩壊でした。

先日、お世話になった方から執筆図書の案内があり、ネットで注文しました。届いた本を見ていると、学生向けの内容でした。が、そこにも典型的な崩壊例として、岩盤上の土砂の崩壊が載っていました。なぜ、設計者がそんな初歩的なミスを犯したのでしょうか。

ま、少しわかる気がします。たぶん、仕事として淡々とこなしてしまったのでしょうね。

以前、掲示板（雑談板）で、高級レストランか、町の定食屋化か、どちらのような会社を目指すべきかという話題を掲げた方がいらっしゃいました。詳細は忘れましたが、高度かつ独自の技術で勝負する会社か、小さな問題でもすぐに対応できる声のかけやすい会社か、ということだったと思います。
私は、どちらも目指すべきだと思います。逆に、心が入っていれば、どちらでも良いとも思います。どんな仕事も人と人のやりとりです。心がなければいけません。今話題の食材誤表示（詐欺）と同じくらい、インフラにも問題は潜んでいるかもしれません。

確率降水量

後輩二人から、確率降水量の設定についてレクチャーを受けました。

雨量の引伸ばしを自分で行うのは初めて。ですが、確率降水量の考え方や算出方法自体は、他の方がされているのを今まで見てきたので、ま、できるでしょう程度に考えていました。降雨データを用意して、確率分布関数（確率密度関数）を複数あてはめ、最も適合したものを選ぶというだけです。気象庁のHPが分かりやすいと思います。
http://www.data.kishou.go.jp/climate/riskmap/cal_qt.html

ですが、できませんでした。
どのような雨量データを用意すべきか、という初期の段階で躓いたのです。
河川の方なら台風など一雨で期間を区切ると思います。が、私の適用したい現場では、数か月～1年のオーダーで雨量の引伸ばしを行う必要がありました。そこで後輩の出番。1時間ほど話ながら考えてもらい、最終的には解決しました。ありがたいことです。

ちなみに、計算に使ったソフトはコチラ↓
一般財団法人国土技術研究センター「水文統計ユーティティ」
http://www.jice.or.jp/sim/t1/200608150.html

分布関数は16種類。計算はほぼ自動。若干、使い方に戸惑うところはありましたが、よくできていると思います。こういったソフトを無償公開されるのはありがたいことです。今後も制約なく使い続けることができれば良いですね。

ビジネスモデル特許

ビジネスモデル特許というのは、結構身近にあるようです。

携わっている仕事の一部が、どうやら他社のビジネスモデル特許に引っかかりそうだと分かりました。いえ、先輩はずいぶん前に御存知で、その辺りのことは既に手を回し、処理図済みだったのですから驚きも倍です。技術以外のことも勉強しないと、やっていけないようです。

今回は、例えば以下のようなことでした。

ある先生が、FEMをつかった変位解析手法を論文で発表しました。それを見たA社がコーディングし、誰でも使えるように公開しました。B社はそれを改良し、変位についてより精度を高めることに成功しました。これも論文で公開され、皆が自由に手にすることができ、技術の発展に大きく寄与しました。
ここで登場したのがC社。B社の改良ソフトをある現場条件に利用し、変位ではなく応力についての利用法をビジネスモデルとして特許申請しました。今まで、皆が変位にばかり注目し、たまたま一緒に求まる応力について触れていなかったのです（実際はそんなことはないでしょうが）。
それを知らないD社が、B社の改良ソフトを使って応力について求める業務を行いました。が、運悪く、その条件がC社の申請した条件と合致してしまいました。

似たことことが、現実にあるんですね。
誰が悪いのかというと、感情論ではC社です。が、違うんでしょうねえ。

そういえば、IPS細胞の作成等でノーベル賞を受賞した山中教授は、特許管理についても力を入れていると、テレビで見たことがあります。知財管理・契約を専門とする部署があるようで、特許の権利を大学に取得・管理させることにより、学術研究への無償提供による発展、他者や企業の特許取得による実用化の遅れ・独占防止、研究分野全体への支障を防ぐというような趣旨だったと思います。

ま、これは本当の特許で、ビジネスモデル特許とはかけ離れたものなのですが、通じる物はあると思います。研究者や企業は良い論文を発表するだけでなく、その発展や実践も視野に入れ、先々手を打っておく必要があるのでしょう。

不合格通知

H25 技術士試験の不合格通知が届きました。

選択ＩＩがBでした。理由は明らか。選択問題が少なくなり、実質、選択の余地がなくなったこと、そのうち1問が60%以上回答できるレベルに達しておらず、専門外の問題に手を出したこと。
http://phreeqc.blogspot.jp/2013/08/blog-post.html

他人から「お前はダメだ」と言われると、客観的にダメだとよく認識できます。この年になると、なかなか面と向かって「ダメ」と言われませんので、これだけでも良い収穫でしょう。

先輩に、専門外の問題を答えたことを話すと、「口答試験で、その専門外の方が来たら最悪」と言われました。なるほど。
受験以降、試験対策として専門外も勉強する必要があると考えていたのですが、それでは口答試験の時にタジタジになる可能性が出てきます。やはり、専門分野に絞って勉強する方が良いのでしょう。

会社の掲示板に合格者名簿が出ていましたが、今年は10名強と非常に少なかったですね。異例です。試験制度の変更のため受験を控えた方が多いことに加え、社内の高齢化、金銭面での社内補助の減が要因と思います。残念ですね（という私も久々の参加でしたが）。

ま、60点でOKの試験です。それに満たないようでは、その分野の技術者と名乗れません。まだ見習いです。せめて技術者としてのスタートラインには立ちたいものです。
来年も短期目標としましょう。

透水係数と回転マトリックス

3次元の浸透流解析でパラスタをしていました。

なかなか合わない個所があり、kx, ky, kz を変更してみることにしました。それが正しいかどうかは別として。

砂岩・泥岩の互層であり、山を歩いた感じでは一様に傾斜しています。その平均的な走向傾斜は把握しています。
また、Dtransuであれば方向余弦の入力で回転した透水係数(軸)も計算に取り込めます。マニュアルに記載されていますし、2年前に確認しています（なぜ符号をそのようにしたのかは全く覚えていません。GTRANの座標系だったかな？）。
http://phreeqc.blogspot.jp/2011/07/dtransu.html

で、いざ反映しようと思うと、あれ、分かりません。方向余弦を出すにも、2軸で回転させてしまうと、わからない角度が出てくるのです。回転マトリックスを使うにしても、平面上を1回転までは計算できるのですが、次に傾斜方向へもう一度回転となると、その方法が分かりません。どちらかの軸だけで1回回転ならOKですが。

調べてみると、走向傾斜はオイラー角で表現するのが便利だとわかりました。これ、知りませんでした。回転後の軸を使って、もう一度回転させる、そう考えれば回転マトリックスを2回使うだけ、積をとるだけでOKでした（数学、もっとやっておくべきですね）。個人的には、こちらのサイトが分かりやすかったです。
http://www6.ocn.ne.jp/~simuphys/daen1-1.html
wikiのGIFがイメージしやすいです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%AA%E3%82%A4%E3%83%A9%E3%83%BC%E8%A7%92

上のサイトでは3回転させてますが、走向傾斜であれば2回転でOKなので、もっと簡単な式になります。

この程度ならEXCELで配列数式があるかと思いましたが、ないですね。ま、それほどややこしいものでもないので、sin、cos と手入力で仕上げました。走向傾斜を入れたら、方向余弦を算出するようにしました。もっと簡単な方法もあると思いますが、ま、今回はこれでOKです。


で、目的だった走向傾斜と透水係数の異方性を考慮した計算をしてみました。

結果、今度はほかの箇所が合わなくなりました。うーん。



*********************************************************
2013.11.02
以下にEXCELデータをUPしました。
https://sites.google.com/site/geochemist001/resources/RMatrix