乾湿繰り返し作用を受ける泥岩の強度特性
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概要
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新潟県中越地域に分布する新第三紀鮮新世の泥岩を対象に, 含水状態と圧縮強さの関係, ならびに乾燥と湿潤化の繰り返しにともなう圧縮強さの変化を調べ, 軟弱化の特性を検討した。圧縮強さは, 直方体状の供試体を用いた一軸圧縮試験により測定した。対象とした泥岩はシルト岩に分類され, 極端に乾燥させた状態では普通ポルトランドセメントと同程度の圧縮強さをもつ。また, 飽和状態でも5MN/m^2以上の圧縮強さがあり, CM級の岩盤等級に相当する強度をもつ。泥岩供試体の含水状態や乾湿繰り返しの回数を変えた室内試験より, 次の点を明らかにした。 1)泥岩の圧縮束さは, 水分状態によって大きく変化し, 含水比が低下し乾燥状態になるにつれて圧縮強さが増加する。 2)乾燥と湿潤化の繰り返し作用を受けると, 圧縮強さが低下する。特に1回目の繰り返し過程で, 圧縮強さの低下が最も大きくなり, 乾燥後に湿度が高い状態に放置されるだけで, 著しく軟弱化することが分かった。したがって, 泥岩層の基礎工事などでは, 掘削後の泥岩を風雨にさらさないだけではなく, 湿度も考慮して管理することが重要になると考えられる。 3)乾燥と湿潤化の繰り返しにともなう圧縮強さの低下割合は, 4回の繰り返し過程の範囲では, 乾燥と湿潤化の程度の違いにほとんど影響を受けなかった。泥岩が軟弱化する性質は, 泥岩を構成する粘土鉱物の種類に支配される。このため, 今後の重要な検討課題として, 粘土鉱物の判定が必要になってくると考えられる。A series of uniaxial compression tests were conducted to investigate effects of water content and drying process followed by wetting on the strength of the mudstone collected from the middle area of Niigata, Japan. The mudstone had been formed geologically during the Neogene Period. The intact mudstone was excavated by a backlloe from the rock formation, and collected into the laboratory. The mudstone collected is classified into siltstone based on a grain size analysis of soil, and its compressive strength measured at the completely dried condition is almost same as Portland cement. Following remarks are concluded from the laboratory tests: 1) The compressive strength of the mudstone collected is strongly affected by its water content. By comparing the strength of the test specimens intact, dried in air, dried in an oven box and immersed in water, it is found that the compressive strength of tlle mudstone increases with its water content decreasing. 2) The compressive strength of the mudstone is deteriorated by repeat of drying process followed by wetting. The drying process followed by wetting was repeated four times, with the result of the largest decrease in strengtll of the mudstone during the first attack of wetting after drying. 3) Degree of the deterioration in the compressive strength of the mudstone does not depend on the difference of water content between drying and wetting processes. Some change in the water content caused by the drying process followed by the wetting is thought to be an important trigger which deteriorates the strength of the mudstone. The degree as well as the process of deterioration in strength of tlle mudstone may be affected by the type and the content of clay mineral such as montmorillonite, illite and kaolinaite included in it. The laboratory investigation based on a clay mineral analysis of mudstone should be conducted for better understanding of its mechanical properties.
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