JPH10325788A - 原位置岩盤剪断強度試験装置及び方法 - Google Patents
原位置岩盤剪断強度試験装置及び方法Info
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- JPH10325788A JPH10325788A JP15284697A JP15284697A JPH10325788A JP H10325788 A JPH10325788 A JP H10325788A JP 15284697 A JP15284697 A JP 15284697A JP 15284697 A JP15284697 A JP 15284697A JP H10325788 A JPH10325788 A JP H10325788A
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- load
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- rock
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- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 掘削工事によって応力解放を受ける岩盤の掘
削工事後の剪断強度を正確に求めることのできる原位置
岩盤剪断強度試験装置及び方法を提供する。 【解決手段】 原位置岩盤剪断強度試験装置１０は、剪
断リング１２、垂直荷重載荷機構１６、剪断荷重載荷機
構１８、垂直変位計６０、及び剪断変位計６２を備え
る。試験対象岩盤Ｂにおいて周囲を掘削することで原位
置に切り出した供試体Ｔを剪断リング１２で囲繞する。
垂直荷重載荷機構１６は、供試体Ｔに垂直荷重を載荷す
る。剪断荷重載荷機構１８は、剪断リング１２に水平荷
重を載荷することで供試体Ｔに剪断荷重を載荷する。変
位計６０及び６２は、供試体の垂直変位量及び剪断変位
量を測定する。供試体Ｔに載荷する垂直荷重及び剪断荷
重を調節することで、岩盤の掘削前の初期応力状態から
掘削後の応力解放を受けた後の状態までも再現すること
ができる。
削工事後の剪断強度を正確に求めることのできる原位置
岩盤剪断強度試験装置及び方法を提供する。 【解決手段】 原位置岩盤剪断強度試験装置１０は、剪
断リング１２、垂直荷重載荷機構１６、剪断荷重載荷機
構１８、垂直変位計６０、及び剪断変位計６２を備え
る。試験対象岩盤Ｂにおいて周囲を掘削することで原位
置に切り出した供試体Ｔを剪断リング１２で囲繞する。
垂直荷重載荷機構１６は、供試体Ｔに垂直荷重を載荷す
る。剪断荷重載荷機構１８は、剪断リング１２に水平荷
重を載荷することで供試体Ｔに剪断荷重を載荷する。変
位計６０及び６２は、供試体の垂直変位量及び剪断変位
量を測定する。供試体Ｔに載荷する垂直荷重及び剪断荷
重を調節することで、岩盤の掘削前の初期応力状態から
掘削後の応力解放を受けた後の状態までも再現すること
ができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原位置岩盤剪断強
度試験装置及び方法に関し、具体的には、例えばトンネ
ルや地下発電所のように地下に大きな空洞を掘削する工
事を行う際に、その掘削によって応力解放を受ける岩盤
の掘削後の剪断強度を求める原位置岩盤剪断強度試験装
置及び方法に関する。
度試験装置及び方法に関し、具体的には、例えばトンネ
ルや地下発電所のように地下に大きな空洞を掘削する工
事を行う際に、その掘削によって応力解放を受ける岩盤
の掘削後の剪断強度を求める原位置岩盤剪断強度試験装
置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】土木工事の設計・施工に際しては、現地
の土質調査を行って土や岩の強度を調べる必要がある。
これまでに、土や岩の強度を求めるための様々な試験方
法が提案されており、工事の内容と土質とに応じて、そ
れら試験方法のうちから実際に採用する試験方法が決定
されている。クラック等の弱面を含まない岩盤、それに
粘土等では、土質の均質性が高く、乱さない状態の試料
を採取することが容易であるか、或いはねり返した試料
を使用して試験を行うことが可能であるため、現場から
採取してきた試料を供試体とし、それを試験装置にかけ
て強度試験を行うのが一般的である。これに対して、土
質の均質性が低いか、或いは、乱さない状態の試料を採
取することが困難で、しかも乱されることによって強度
が著しく変動する可能性がある土や岩の強度を正確に求
めたい場合には、試料を採取してくるのではなく原位置
にある試料に対して強度試験を行う、いわゆる原位置強
度試験が採用される。例えば、クラック等の弱面がかな
りの密度で分布している岩盤などは、このような条件に
該当するものであるため、強度試験方法として原位置強
度試験を採用することになる。また地盤の安定解析のた
めの試験としては、通常、剪断強度試験が行われてい
る。岩盤の剪断強度を試験する従来の原位置強度試験方
法としては、一面剪断試験法や、ブロック剪断試験法が
ある。
の土質調査を行って土や岩の強度を調べる必要がある。
これまでに、土や岩の強度を求めるための様々な試験方
法が提案されており、工事の内容と土質とに応じて、そ
れら試験方法のうちから実際に採用する試験方法が決定
されている。クラック等の弱面を含まない岩盤、それに
粘土等では、土質の均質性が高く、乱さない状態の試料
を採取することが容易であるか、或いはねり返した試料
を使用して試験を行うことが可能であるため、現場から
採取してきた試料を供試体とし、それを試験装置にかけ
て強度試験を行うのが一般的である。これに対して、土
質の均質性が低いか、或いは、乱さない状態の試料を採
取することが困難で、しかも乱されることによって強度
が著しく変動する可能性がある土や岩の強度を正確に求
めたい場合には、試料を採取してくるのではなく原位置
にある試料に対して強度試験を行う、いわゆる原位置強
度試験が採用される。例えば、クラック等の弱面がかな
りの密度で分布している岩盤などは、このような条件に
該当するものであるため、強度試験方法として原位置強
度試験を採用することになる。また地盤の安定解析のた
めの試験としては、通常、剪断強度試験が行われてい
る。岩盤の剪断強度を試験する従来の原位置強度試験方
法としては、一面剪断試験法や、ブロック剪断試験法が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来の原位置岩盤剪断強度試験方法には、掘削による応
力解放を受けた状態での試験を行うことができないとい
う問題があった。例えば、クラック等の弱面がかなりの
密度で分布している岩盤によって地山が構成されてお
り、そこにトンネルや地下発電所のように大きな空洞を
掘削する工事を行う場合には、掘削した空洞に隣接した
部分の岩盤が、特にその空洞の天井部分の岩盤が、著し
い応力解放を受けることになる。そしてこの応力解放に
よって、その岩盤内に元々あったクラック等の弱面が開
き、岩盤の強度は低下する。ところが、従来の原位置岩
盤剪断強度試験方法では、このように掘削による応力解
放を受けた状態での試験ができず、従ってその状態での
岩盤強度を求めることができなかった。応力解放を考慮
できない従来の試験方法により求めた岩盤強度は、実際
の掘削後の岩盤強度を過大評価したものとなるため、そ
れに基づいて地下空洞の安定性の正確な評価を行うこと
はできない。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、掘削工事によって応力解放を受
ける岩盤の掘削工事後の剪断強度を正確に求められる原
位置岩盤剪断強度試験装置及び方法を提供することにあ
る。
従来の原位置岩盤剪断強度試験方法には、掘削による応
力解放を受けた状態での試験を行うことができないとい
う問題があった。例えば、クラック等の弱面がかなりの
密度で分布している岩盤によって地山が構成されてお
り、そこにトンネルや地下発電所のように大きな空洞を
掘削する工事を行う場合には、掘削した空洞に隣接した
部分の岩盤が、特にその空洞の天井部分の岩盤が、著し
い応力解放を受けることになる。そしてこの応力解放に
よって、その岩盤内に元々あったクラック等の弱面が開
き、岩盤の強度は低下する。ところが、従来の原位置岩
盤剪断強度試験方法では、このように掘削による応力解
放を受けた状態での試験ができず、従ってその状態での
岩盤強度を求めることができなかった。応力解放を考慮
できない従来の試験方法により求めた岩盤強度は、実際
の掘削後の岩盤強度を過大評価したものとなるため、そ
れに基づいて地下空洞の安定性の正確な評価を行うこと
はできない。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、本発明の目的は、掘削工事によって応力解放を受
ける岩盤の掘削工事後の剪断強度を正確に求められる原
位置岩盤剪断強度試験装置及び方法を提供することにあ
る。
【０００４】前記目的を達成するため、本発明にかかる
原位置岩盤強度試験装置は、試験対象岩盤において周囲
を掘削することで原位置に切り出した供試体を囲繞する
剪断リングと、前記剪断リングに囲繞された前記供試体
に大きさが調節可能な垂直荷重を載荷するための垂直荷
重載荷機構と、前記剪断リングに大きさが調節可能な水
平荷重を載荷することにより前記供試体に大きさが調節
可能な剪断荷重を載荷するための剪断荷重載荷機構と、
垂直荷重の載荷に伴う前記供試体の垂直変位量を測定す
る垂直変位計と、剪断荷重の載荷に伴う前記供試体の剪
断変位量を測定する剪断変位計とを備えたことを特徴と
する。また、本発明にかかる装置は、前記剪断荷重載荷
機構が、前記供試体に載荷する剪断荷重を発生させるプ
レッシャバッグを備えたエアジャッキと、前記岩盤に固
設されて該エアジャッキの反力を担持する反力担持構造
体とを含んでいることを特徴とする。また、本発明にか
かる装置は、前記垂直荷重載荷機構が、前記供試体に載
荷する垂直荷重を発生させるプレッシャバッグを備えた
エアジャッキと、前記岩盤に固設されて該エアジャッキ
の反力を担持する反力担持構造体とを含んでいることを
特徴とする。また、本発明にかかる原位置岩盤剪断強度
試験方法は、ａ試験対象岩盤において周囲を掘削するこ
とで原位置に切り出した供試体を剪断リングで囲繞する
ステップと、ｂ前記剪断リングに囲繞された前記供試体
に垂直荷重を載荷することで、該供試体に垂直応力を加
えるステップと、ｃ前記剪断リングに水平荷重を載荷す
ることにより前記供試体に剪断荷重を載荷することで、
該供試体に剪断応力を加えるステップと、ｄ前記剪断応
力を一定に保ったまま前記垂直応力を徐々に低下させて
行き、前記供試体の剪断変位量が急増したときの垂直応
力と剪断応力との組み合わせを求めるステップと、ｅ前
記ステップｂ、ｃ、及びｄを複数の垂直応力レベルで反
復して行い、それら複数の垂直応力レベルの夫々におい
て前記供試体の剪断変位量が急増したときの垂直応力と
剪断応力との組み合わせを求めるステップと、ｆ前記複
数の垂直応力レベルの夫々で求めた垂直応力と剪断応力
との組み合わせをプロットし、それを直線近似したとき
の切片から粘着力を、またその傾きから内部摩擦角を求
めるステップとを備えることを特徴とする。また、本発
明にかかる方法は、エアジャッキのプレッシャバッグで
発生させた荷重を載荷することで、前記供試体に剪断荷
重を載荷することを特徴とする。また、本発明にかかる
方法は、エアジャッキのプレッシャバッグで発生させた
荷重を載荷することで、前記供試体に垂直荷重を載荷す
ることを特徴とする。
原位置岩盤強度試験装置は、試験対象岩盤において周囲
を掘削することで原位置に切り出した供試体を囲繞する
剪断リングと、前記剪断リングに囲繞された前記供試体
に大きさが調節可能な垂直荷重を載荷するための垂直荷
重載荷機構と、前記剪断リングに大きさが調節可能な水
平荷重を載荷することにより前記供試体に大きさが調節
可能な剪断荷重を載荷するための剪断荷重載荷機構と、
垂直荷重の載荷に伴う前記供試体の垂直変位量を測定す
る垂直変位計と、剪断荷重の載荷に伴う前記供試体の剪
断変位量を測定する剪断変位計とを備えたことを特徴と
する。また、本発明にかかる装置は、前記剪断荷重載荷
機構が、前記供試体に載荷する剪断荷重を発生させるプ
レッシャバッグを備えたエアジャッキと、前記岩盤に固
設されて該エアジャッキの反力を担持する反力担持構造
体とを含んでいることを特徴とする。また、本発明にか
かる装置は、前記垂直荷重載荷機構が、前記供試体に載
荷する垂直荷重を発生させるプレッシャバッグを備えた
エアジャッキと、前記岩盤に固設されて該エアジャッキ
の反力を担持する反力担持構造体とを含んでいることを
特徴とする。また、本発明にかかる原位置岩盤剪断強度
試験方法は、ａ試験対象岩盤において周囲を掘削するこ
とで原位置に切り出した供試体を剪断リングで囲繞する
ステップと、ｂ前記剪断リングに囲繞された前記供試体
に垂直荷重を載荷することで、該供試体に垂直応力を加
えるステップと、ｃ前記剪断リングに水平荷重を載荷す
ることにより前記供試体に剪断荷重を載荷することで、
該供試体に剪断応力を加えるステップと、ｄ前記剪断応
力を一定に保ったまま前記垂直応力を徐々に低下させて
行き、前記供試体の剪断変位量が急増したときの垂直応
力と剪断応力との組み合わせを求めるステップと、ｅ前
記ステップｂ、ｃ、及びｄを複数の垂直応力レベルで反
復して行い、それら複数の垂直応力レベルの夫々におい
て前記供試体の剪断変位量が急増したときの垂直応力と
剪断応力との組み合わせを求めるステップと、ｆ前記複
数の垂直応力レベルの夫々で求めた垂直応力と剪断応力
との組み合わせをプロットし、それを直線近似したとき
の切片から粘着力を、またその傾きから内部摩擦角を求
めるステップとを備えることを特徴とする。また、本発
明にかかる方法は、エアジャッキのプレッシャバッグで
発生させた荷重を載荷することで、前記供試体に剪断荷
重を載荷することを特徴とする。また、本発明にかかる
方法は、エアジャッキのプレッシャバッグで発生させた
荷重を載荷することで、前記供試体に垂直荷重を載荷す
ることを特徴とする。
【０００５】本発明にかかる原位置岩盤剪断強度試験装
置及び方法によれば、原位置に切り出した岩盤の供試体
に垂直荷重及び剪断荷重を載荷して強度試験を行うた
め、乱さない状態での試料採取が困難な、例えばクラッ
ク等の弱面がかなりの密度で分布している岩盤の剪断強
度試験も何ら問題なく行うことができ、しかも、それら
荷重の大きさによって、その岩盤の掘削前の初期応力状
態から掘削後の応力解放を受けた後の状態までも再現す
ることができる。
置及び方法によれば、原位置に切り出した岩盤の供試体
に垂直荷重及び剪断荷重を載荷して強度試験を行うた
め、乱さない状態での試料採取が困難な、例えばクラッ
ク等の弱面がかなりの密度で分布している岩盤の剪断強
度試験も何ら問題なく行うことができ、しかも、それら
荷重の大きさによって、その岩盤の掘削前の初期応力状
態から掘削後の応力解放を受けた後の状態までも再現す
ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て添付図面を参照して説明して行く。図１は本発明にか
かる原位置岩盤剪断強度試験装置の全体を示す断面図、
図２は原位置岩盤剪断強度試験装置による試験を行うた
めに岩盤から供試体を切り出した状態を示す斜視図、図
３は図２の３−３線に沿った断面図、図４のＡないしＣ
は図３と同様の断面図であり原位置岩盤剪断強度試験装
置をセッティングする手順を示した図、図５は本発明に
かかる原位置岩盤剪断強度試験方法を説明するための応
力状態図である。図１には、岩盤Ｂの剪断強度を求める
ために本発明の実施の形態にかかる原位置岩盤剪断強度
試験装置１０を原位置にセッティングした状態を示し
た。この岩盤Ｂには弱面であるクラックＣがかなりの密
度で分布している。
て添付図面を参照して説明して行く。図１は本発明にか
かる原位置岩盤剪断強度試験装置の全体を示す断面図、
図２は原位置岩盤剪断強度試験装置による試験を行うた
めに岩盤から供試体を切り出した状態を示す斜視図、図
３は図２の３−３線に沿った断面図、図４のＡないしＣ
は図３と同様の断面図であり原位置岩盤剪断強度試験装
置をセッティングする手順を示した図、図５は本発明に
かかる原位置岩盤剪断強度試験方法を説明するための応
力状態図である。図１には、岩盤Ｂの剪断強度を求める
ために本発明の実施の形態にかかる原位置岩盤剪断強度
試験装置１０を原位置にセッティングした状態を示し
た。この岩盤Ｂには弱面であるクラックＣがかなりの密
度で分布している。
【０００７】原位置岩盤剪断強度試験装置１０をセッテ
ィングするには、先ず、試験対象の岩盤Ｂを掘削して略
々水平な平坦基準面Ｒを形成し、更にその平坦基準面Ｒ
に掘削工事を施して、図２及び図３に示すように、供試
体周囲空間Ｓ１と剪断荷重載荷機構収容空間Ｓ２とを形
成する。特に、供試体周囲空間Ｓ１を掘削するときに
は、その空間Ｓ１の中央に軸心が鉛直方向に延在する略
々円筒形の部分を残して掘削を行い、この残した略々円
筒形の部分が、本発明にかかる原位置岩盤剪断強度試験
の供試体Ｔとなる。従って以上の岩盤掘削工事は、前記
空間Ｓ１及びＳ２を形成するステップであると同時に、
供試体Ｔを原位置に切り出すステップでもある。また、
こうして供試体Ｔを原位置に切り出す際には、岩盤Ｂ内
に元々存在しているクラックＣ等の弱面が供試体Ｔの内
部に含まれるようにする。そのためには予め岩盤Ｂの調
査を行ってクラックＣ等の弱面の分布や密度を調べ、そ
れに応じて供試体Ｔの大きさを適切に定めるようにす
る。ただし、供試体Ｔの大きさは、原位置岩盤剪断強度
試験装置１０の剪断リング１２の大きさに応じて決まる
ものであるため、実際には、岩盤Ｂの調査結果に基づい
て試験計画を立てる際に剪断リング１２の大きさを選定
し、その剪断リング１２の大きさに適合した大きさの供
試体Ｔを岩盤Ｂから切り出す。このようにして、試験対
象岩盤Ｂにおいて周囲を掘削することで原位置に切り出
した供試体Ｔは、その底面部分が岩盤Ｂにつながったま
まであり、以前から存在していた場所（原位置）にその
まま存在している。従ってこの供試体Ｔは、全く乱され
ていない状態を維持している。ただし、切り出したこと
によって応力解放が発生しているため、クラックＣは元
の状態と比べて緩んでいる。そのため、この供試体Ｔ
を、乱されていないこの状態を保持したまま、その底面
部分を切り離して原位置から移動させることは困難であ
り、採取した供試体を用いる剪断強度試験装置を使用し
てこの供試体Ｔの試験をすることは殆ど不可能である。
ィングするには、先ず、試験対象の岩盤Ｂを掘削して略
々水平な平坦基準面Ｒを形成し、更にその平坦基準面Ｒ
に掘削工事を施して、図２及び図３に示すように、供試
体周囲空間Ｓ１と剪断荷重載荷機構収容空間Ｓ２とを形
成する。特に、供試体周囲空間Ｓ１を掘削するときに
は、その空間Ｓ１の中央に軸心が鉛直方向に延在する略
々円筒形の部分を残して掘削を行い、この残した略々円
筒形の部分が、本発明にかかる原位置岩盤剪断強度試験
の供試体Ｔとなる。従って以上の岩盤掘削工事は、前記
空間Ｓ１及びＳ２を形成するステップであると同時に、
供試体Ｔを原位置に切り出すステップでもある。また、
こうして供試体Ｔを原位置に切り出す際には、岩盤Ｂ内
に元々存在しているクラックＣ等の弱面が供試体Ｔの内
部に含まれるようにする。そのためには予め岩盤Ｂの調
査を行ってクラックＣ等の弱面の分布や密度を調べ、そ
れに応じて供試体Ｔの大きさを適切に定めるようにす
る。ただし、供試体Ｔの大きさは、原位置岩盤剪断強度
試験装置１０の剪断リング１２の大きさに応じて決まる
ものであるため、実際には、岩盤Ｂの調査結果に基づい
て試験計画を立てる際に剪断リング１２の大きさを選定
し、その剪断リング１２の大きさに適合した大きさの供
試体Ｔを岩盤Ｂから切り出す。このようにして、試験対
象岩盤Ｂにおいて周囲を掘削することで原位置に切り出
した供試体Ｔは、その底面部分が岩盤Ｂにつながったま
まであり、以前から存在していた場所（原位置）にその
まま存在している。従ってこの供試体Ｔは、全く乱され
ていない状態を維持している。ただし、切り出したこと
によって応力解放が発生しているため、クラックＣは元
の状態と比べて緩んでいる。そのため、この供試体Ｔ
を、乱されていないこの状態を保持したまま、その底面
部分を切り離して原位置から移動させることは困難であ
り、採取した供試体を用いる剪断強度試験装置を使用し
てこの供試体Ｔの試験をすることは殆ど不可能である。
【０００８】剪断リング１２は鋼製の部材であり、円筒
形の本体部と、その上端及び下端に設けた水平フランジ
部と、本体部の外周に放射状に設けられ上下の水平フラ
ンジ部の間を延在する複数の垂直リブとを有し、本体部
の内側には、内径がＤで高さがＨの円筒形の空間（図４
のＡ）が画成されている。また剪断リング１２はその側
部に、後述する剪断荷重載荷機構１８から剪断荷重を受
けるための支圧板１４を備えている。この略々円筒形の
供試体Ｔは、岩盤Ｂから切り出されるものであるため、
正確な円筒形からかなり外れた形状となることもある。
そのため供試体Ｔは、その直径Ｄｔ（図３）を剪断リン
グ１２の内径Ｄより僅かに小さくしてあり、それによっ
て供試体Ｔを剪断リング１４で囲繞できるようにしてあ
る。また、供試体Ｔはその高さＨｔ（図３）を剪断リン
グ１４の高さＨより僅かに高くしてあり、それによって
供試体Ｔの頂部と剪断リング１４の上端とを略々等しい
高さにしたときに供試体Ｔの下端が供試体周囲空間Ｓ１
の底面から離れるようにしてある。
形の本体部と、その上端及び下端に設けた水平フランジ
部と、本体部の外周に放射状に設けられ上下の水平フラ
ンジ部の間を延在する複数の垂直リブとを有し、本体部
の内側には、内径がＤで高さがＨの円筒形の空間（図４
のＡ）が画成されている。また剪断リング１２はその側
部に、後述する剪断荷重載荷機構１８から剪断荷重を受
けるための支圧板１４を備えている。この略々円筒形の
供試体Ｔは、岩盤Ｂから切り出されるものであるため、
正確な円筒形からかなり外れた形状となることもある。
そのため供試体Ｔは、その直径Ｄｔ（図３）を剪断リン
グ１２の内径Ｄより僅かに小さくしてあり、それによっ
て供試体Ｔを剪断リング１４で囲繞できるようにしてあ
る。また、供試体Ｔはその高さＨｔ（図３）を剪断リン
グ１４の高さＨより僅かに高くしてあり、それによって
供試体Ｔの頂部と剪断リング１４の上端とを略々等しい
高さにしたときに供試体Ｔの下端が供試体周囲空間Ｓ１
の底面から離れるようにしてある。
【０００９】剪断強度試験装置１０は、前記剪断リング
１４に加えて更に、垂直荷重載荷機構１６と、剪断荷重
載荷機構１８と、垂直変位計６０と、剪断変位計６２と
を備えている。垂直荷重載荷機構１６は、剪断リング１
２に囲繞された供試体Ｔに大きさが調節可能な垂直荷重
を載荷するための機構である。垂直荷重載荷機構１６
は、供試体Ｔの頂部に載置され供試体Ｔに垂直荷重を載
荷するための円盤形の鋼製部材であるキャップ２０を含
んでおり、このキャップ２０の直径Ｄｃ（図４のＣ）
は、剪断リング１２の内径Ｄより僅かに小さくしてあ
る。垂直荷重載荷機構１６は更に、夫々が水平に配設さ
れる鋼板製の３枚の垂直荷重載荷板を含んでおり、それ
ら垂直荷重載荷板を下から順に、第１垂直荷重載荷板２
２、第２垂直荷重載荷板２４、第３垂直荷重載荷板２６
と呼ぶことにする。第１垂直荷重載荷板２２は、その下
面に取り付けられた複数のスライドニードルベアリング
２８を介してキャップ２０上に載置されており、それら
スライドニードルベアリング２８は、剪断により供試体
Ｔが横方向にスライドする際に、第１垂直荷重載荷板２
２とキャップ２０との間に大きな摩擦力が作用するのを
防止するために設けられている。
１４に加えて更に、垂直荷重載荷機構１６と、剪断荷重
載荷機構１８と、垂直変位計６０と、剪断変位計６２と
を備えている。垂直荷重載荷機構１６は、剪断リング１
２に囲繞された供試体Ｔに大きさが調節可能な垂直荷重
を載荷するための機構である。垂直荷重載荷機構１６
は、供試体Ｔの頂部に載置され供試体Ｔに垂直荷重を載
荷するための円盤形の鋼製部材であるキャップ２０を含
んでおり、このキャップ２０の直径Ｄｃ（図４のＣ）
は、剪断リング１２の内径Ｄより僅かに小さくしてあ
る。垂直荷重載荷機構１６は更に、夫々が水平に配設さ
れる鋼板製の３枚の垂直荷重載荷板を含んでおり、それ
ら垂直荷重載荷板を下から順に、第１垂直荷重載荷板２
２、第２垂直荷重載荷板２４、第３垂直荷重載荷板２６
と呼ぶことにする。第１垂直荷重載荷板２２は、その下
面に取り付けられた複数のスライドニードルベアリング
２８を介してキャップ２０上に載置されており、それら
スライドニードルベアリング２８は、剪断により供試体
Ｔが横方向にスライドする際に、第１垂直荷重載荷板２
２とキャップ２０との間に大きな摩擦力が作用するのを
防止するために設けられている。
【００１０】第１垂直荷重載荷板２２と第２垂直荷重載
荷板２４との間には、垂直荷重載荷機構１６が供試体Ｔ
に載荷する垂直荷重を測定するための荷重測定手段であ
るロードセル３０が設けられており、このロードセル３
０は、配線を介して不図示の荷重測定装置に接続されて
いる。第２垂直荷重載荷板２４と第３垂直荷重載荷板２
６との間には、垂直荷重載荷機構１６が供試体Ｔに載荷
する垂直荷重を発生させるためのエアジャッキのプレッ
シャバッグ３２が設けられている。プレッシャバッグ３
２は配管を介してレギュレータ３４に接続されており、
レギュレータ３４は不図示の圧力空気供給源に接続され
ている。垂直荷重載荷機構１６は更に、エアジャッキを
機能させるためにそのエアジャッキの反力を担持する反
力担持構造体４０を含んでいる。反力担持構造体４０は
岩盤Ｂに固設されるものであり、図１には反力担持構造
体４０のうちの反力ビーム４２だけを示した。反力ビー
ム４２はＨ鋼から成り、そのＨ鋼のフランジ部が水平に
なるように配設されており、この反力ビーム４２の両端
は、不図示のアンカー構造により岩盤Ｂに固定されてい
る。反力ビーム４２の下面と第３垂直荷重載荷板２６の
上面とを当接させてあり、以上によって、エアジャッキ
のプレッシャバッグ３２が発生した荷重が、第２垂直荷
重載荷板２４、ロードセル３０、第１垂直荷重載荷板２
２、及びキャップ２０を介して供試体Ｔに載荷されるよ
うにしてある。従って、エアジャッキのレギュレータ３
４を操作することで、供試体Ｔに載荷する垂直荷重を制
御することができる。
荷板２４との間には、垂直荷重載荷機構１６が供試体Ｔ
に載荷する垂直荷重を測定するための荷重測定手段であ
るロードセル３０が設けられており、このロードセル３
０は、配線を介して不図示の荷重測定装置に接続されて
いる。第２垂直荷重載荷板２４と第３垂直荷重載荷板２
６との間には、垂直荷重載荷機構１６が供試体Ｔに載荷
する垂直荷重を発生させるためのエアジャッキのプレッ
シャバッグ３２が設けられている。プレッシャバッグ３
２は配管を介してレギュレータ３４に接続されており、
レギュレータ３４は不図示の圧力空気供給源に接続され
ている。垂直荷重載荷機構１６は更に、エアジャッキを
機能させるためにそのエアジャッキの反力を担持する反
力担持構造体４０を含んでいる。反力担持構造体４０は
岩盤Ｂに固設されるものであり、図１には反力担持構造
体４０のうちの反力ビーム４２だけを示した。反力ビー
ム４２はＨ鋼から成り、そのＨ鋼のフランジ部が水平に
なるように配設されており、この反力ビーム４２の両端
は、不図示のアンカー構造により岩盤Ｂに固定されてい
る。反力ビーム４２の下面と第３垂直荷重載荷板２６の
上面とを当接させてあり、以上によって、エアジャッキ
のプレッシャバッグ３２が発生した荷重が、第２垂直荷
重載荷板２４、ロードセル３０、第１垂直荷重載荷板２
２、及びキャップ２０を介して供試体Ｔに載荷されるよ
うにしてある。従って、エアジャッキのレギュレータ３
４を操作することで、供試体Ｔに載荷する垂直荷重を制
御することができる。
【００１１】剪断荷重載荷機構１８は、剪断リング１２
に大きさが調節可能な水平荷重を載荷することにより、
供試体Ｔに大きさが調節可能な剪断荷重を載荷するため
の機構である。剪断荷重載荷機構１８は、配管を介して
接続したプレッシャバッグ４６及びレギュレータ４８で
構成されたエアジャッキと、剪断荷重載荷機構１８が供
試体Ｔに載荷する剪断荷重を測定するための荷重測定手
段であるロードセル５０と、プレッシャバッグ４６とロ
ードセル５０との間に垂直に配設された鋼板製の剪断荷
重載荷板５２と、エアジャッキを機能させるためにその
エアジャッキの反力を担持する反力担持構造体５４とを
含んでいる。反力担持構造体５４は岩盤Ｂに固設される
ものであり、図示の実施形態では、岩盤Ｂに構築したコ
ンクリート壁から成り、このコンクリート壁の垂直な側
面と剪断荷重載荷板５２との間にプレッシャバッグ４６
が配設されている。また、ロードセル５０は、剪断荷重
載荷板５２に取り付けられており、配線を介して不図示
の荷重測定装置に接続されている。エアジャッキのレギ
ュレータ４８は不図示の圧力空気供給源に接続してお
り、このエアジャッキのプレッシャバッグ４６によっ
て、剪断荷重載荷機構１８が供試体Ｔに載荷する剪断荷
重を発生させている。発生した剪断荷重（水平方向の荷
重）は、剪断荷重載荷板５２及びロードセル５０を介し
て剪断リング１２の支圧板１４に伝達され、剪断リング
１２から供試体Ｔに載荷される。従って、エアジャッキ
のレギュレータ４８を操作することで、供試体Ｔに載荷
する剪断荷重を制御することができる。
に大きさが調節可能な水平荷重を載荷することにより、
供試体Ｔに大きさが調節可能な剪断荷重を載荷するため
の機構である。剪断荷重載荷機構１８は、配管を介して
接続したプレッシャバッグ４６及びレギュレータ４８で
構成されたエアジャッキと、剪断荷重載荷機構１８が供
試体Ｔに載荷する剪断荷重を測定するための荷重測定手
段であるロードセル５０と、プレッシャバッグ４６とロ
ードセル５０との間に垂直に配設された鋼板製の剪断荷
重載荷板５２と、エアジャッキを機能させるためにその
エアジャッキの反力を担持する反力担持構造体５４とを
含んでいる。反力担持構造体５４は岩盤Ｂに固設される
ものであり、図示の実施形態では、岩盤Ｂに構築したコ
ンクリート壁から成り、このコンクリート壁の垂直な側
面と剪断荷重載荷板５２との間にプレッシャバッグ４６
が配設されている。また、ロードセル５０は、剪断荷重
載荷板５２に取り付けられており、配線を介して不図示
の荷重測定装置に接続されている。エアジャッキのレギ
ュレータ４８は不図示の圧力空気供給源に接続してお
り、このエアジャッキのプレッシャバッグ４６によっ
て、剪断荷重載荷機構１８が供試体Ｔに載荷する剪断荷
重を発生させている。発生した剪断荷重（水平方向の荷
重）は、剪断荷重載荷板５２及びロードセル５０を介し
て剪断リング１２の支圧板１４に伝達され、剪断リング
１２から供試体Ｔに載荷される。従って、エアジャッキ
のレギュレータ４８を操作することで、供試体Ｔに載荷
する剪断荷重を制御することができる。
【００１２】垂直変位計６０は、供試体Ｔを切り出した
周囲の岩盤とキャップ２０との間に装備され、キャップ
２０の垂直方向の変位量を検出することで、垂直荷重の
載荷に伴う供試体Ｔの垂直変位量（圧縮量）を測定する
ようにしてある。また、剪断変位計６２は、供試体Ｔを
切り出した周囲の岩盤と剪断リング１２との間に装備さ
れ、剪断リング１２の水平方向の変位量を検出すること
で、剪断荷重の載荷に伴う供試体Ｔの剪断変位量（移動
量）を測定するようにしてある。これら垂直変位計６０
及び剪断変位計６２の出力は、配線を介して不図示の変
位表示装置に接続されている。
周囲の岩盤とキャップ２０との間に装備され、キャップ
２０の垂直方向の変位量を検出することで、垂直荷重の
載荷に伴う供試体Ｔの垂直変位量（圧縮量）を測定する
ようにしてある。また、剪断変位計６２は、供試体Ｔを
切り出した周囲の岩盤と剪断リング１２との間に装備さ
れ、剪断リング１２の水平方向の変位量を検出すること
で、剪断荷重の載荷に伴う供試体Ｔの剪断変位量（移動
量）を測定するようにしてある。これら垂直変位計６０
及び剪断変位計６２の出力は、配線を介して不図示の変
位表示装置に接続されている。
【００１３】次に、本発明の実施の形態にかかる原位置
岩盤剪断強度試験方法の実施手順について説明する。こ
の実施手順は、原位置岩盤剪断強度試験装置１０のセッ
ティングのためのステップ（Ａ１）〜（Ａ７）と、その
セッティングした装置１０を使用して実際に供試体Ｔか
らデータを収集するステップ（Ｂ１）〜（Ｂ５）とを含
んでいる。原位置岩盤強度剪断試験装置１０のセッティ
ングのためのステップは以下の通りである。 （Ａ１）先ず、上で説明したように掘削を行って、強度
を求めたい試験対象の岩盤Ｂに略々円筒形の供試体Ｔを
切り出す。また、このとき、垂直荷重載荷機構１６の反
力担持構造体４０を設置するためのアンカー定着用の孔
の掘削や、剪断荷重載荷機構１８の反力担持構造体５８
のコンクリート壁を構築するための掘削も併せて行う。
ただし反力担持構造体としては、上に説明したもの以外
にも様々な構成のものを使用することができ、実際に使
用する反力担持構造体の構成に合わせて掘削を行う（図
２、図３）。 （Ａ２）供試体Ｔを囲繞するように剪断リング１２をセ
ットする。このとき、剪断強度試験中に発生する供試体
Ｔの高さの変化をなるべく拘束しないように、剪断リン
グ１２の内壁面に摩擦軽減用のグリースなどの潤滑材を
塗布しておく。更に、供試体Ｔは必ずしも設計寸法通り
の正確な円筒形に切り出せないため、剪断リング１２の
内壁面と供試体Ｔの外周との隙間にモルタル等の固結材
Ｆを充填し、また供試体Ｔの上端面も剪断リング上端面
に合わせて固結材Ｆで平らに整形しておく（図４の
Ａ）。更に、剪断強度試験中に発生する供試体Ｔの剪断
面（ＳＰ：図１参照）の位置は、供試体Ｔとして切り出
した岩盤部分の剪断リング１２下端付近になるので、正
しい剪断応力の値が求められるように、剪断リング１２
をセットする際には、剪断リング１２の下端が供試体周
囲空間Ｓ１の底部の岩盤に接しないようにする。 （Ａ３）剪断荷重載荷機構１８の反力担持構造体５４で
あるコンクリート壁を構築する（図４のＢ）。 （Ａ４）供試体Ｔの頂部にキャップ２０をセットする
（図４のＣ）。 （Ａ５）垂直荷重載荷機構１６の反力担持構造体４０を
岩盤Ｂに固設し、キャップ２０とその反力担持構造体４
０の反力ビーム４２との間に、第１垂直荷重載荷板２
２、ロードセル３０、第２垂直荷重載荷板２４、プレッ
シャバッグ３２、及び第３垂直荷重載荷板２６をセット
することで、垂直荷重載荷機構１６のセッティングを完
了する。また、剪断リング１２の支圧板１４と反力担持
構造体５４であるコンクリート壁との間に、ロードセル
５０、剪断荷重載荷板５２、及びプレッシャバッグ４６
をセットすることで、剪断荷重載荷機構１８のセッティ
ングを完了する。 （Ａ６）垂直変位計６０を、供試体Ｔを切り出した周囲
の岩盤とキャップ２０との間にセットし、また、剪断変
位計６２を、供試体Ｔを切り出した周囲の岩盤と剪断リ
ング１２との間にセットする。 （Ａ７）プレッシャバッグ３２及び４６をレギュレータ
３４及び４８に夫々接続し、ロードセル３０及び５０を
夫々の荷重測定装置に接続し、変位計６０及び６２を夫
々の変位表示装置に接続する。以上で、原位置岩盤剪断
強度試験装置１０のセッティングが全て完了する。
岩盤剪断強度試験方法の実施手順について説明する。こ
の実施手順は、原位置岩盤剪断強度試験装置１０のセッ
ティングのためのステップ（Ａ１）〜（Ａ７）と、その
セッティングした装置１０を使用して実際に供試体Ｔか
らデータを収集するステップ（Ｂ１）〜（Ｂ５）とを含
んでいる。原位置岩盤強度剪断試験装置１０のセッティ
ングのためのステップは以下の通りである。 （Ａ１）先ず、上で説明したように掘削を行って、強度
を求めたい試験対象の岩盤Ｂに略々円筒形の供試体Ｔを
切り出す。また、このとき、垂直荷重載荷機構１６の反
力担持構造体４０を設置するためのアンカー定着用の孔
の掘削や、剪断荷重載荷機構１８の反力担持構造体５８
のコンクリート壁を構築するための掘削も併せて行う。
ただし反力担持構造体としては、上に説明したもの以外
にも様々な構成のものを使用することができ、実際に使
用する反力担持構造体の構成に合わせて掘削を行う（図
２、図３）。 （Ａ２）供試体Ｔを囲繞するように剪断リング１２をセ
ットする。このとき、剪断強度試験中に発生する供試体
Ｔの高さの変化をなるべく拘束しないように、剪断リン
グ１２の内壁面に摩擦軽減用のグリースなどの潤滑材を
塗布しておく。更に、供試体Ｔは必ずしも設計寸法通り
の正確な円筒形に切り出せないため、剪断リング１２の
内壁面と供試体Ｔの外周との隙間にモルタル等の固結材
Ｆを充填し、また供試体Ｔの上端面も剪断リング上端面
に合わせて固結材Ｆで平らに整形しておく（図４の
Ａ）。更に、剪断強度試験中に発生する供試体Ｔの剪断
面（ＳＰ：図１参照）の位置は、供試体Ｔとして切り出
した岩盤部分の剪断リング１２下端付近になるので、正
しい剪断応力の値が求められるように、剪断リング１２
をセットする際には、剪断リング１２の下端が供試体周
囲空間Ｓ１の底部の岩盤に接しないようにする。 （Ａ３）剪断荷重載荷機構１８の反力担持構造体５４で
あるコンクリート壁を構築する（図４のＢ）。 （Ａ４）供試体Ｔの頂部にキャップ２０をセットする
（図４のＣ）。 （Ａ５）垂直荷重載荷機構１６の反力担持構造体４０を
岩盤Ｂに固設し、キャップ２０とその反力担持構造体４
０の反力ビーム４２との間に、第１垂直荷重載荷板２
２、ロードセル３０、第２垂直荷重載荷板２４、プレッ
シャバッグ３２、及び第３垂直荷重載荷板２６をセット
することで、垂直荷重載荷機構１６のセッティングを完
了する。また、剪断リング１２の支圧板１４と反力担持
構造体５４であるコンクリート壁との間に、ロードセル
５０、剪断荷重載荷板５２、及びプレッシャバッグ４６
をセットすることで、剪断荷重載荷機構１８のセッティ
ングを完了する。 （Ａ６）垂直変位計６０を、供試体Ｔを切り出した周囲
の岩盤とキャップ２０との間にセットし、また、剪断変
位計６２を、供試体Ｔを切り出した周囲の岩盤と剪断リ
ング１２との間にセットする。 （Ａ７）プレッシャバッグ３２及び４６をレギュレータ
３４及び４８に夫々接続し、ロードセル３０及び５０を
夫々の荷重測定装置に接続し、変位計６０及び６２を夫
々の変位表示装置に接続する。以上で、原位置岩盤剪断
強度試験装置１０のセッティングが全て完了する。
【００１４】セッティングが完了した原位置岩盤剪断強
度試験装置１０を使用して実際に供試体Ｔからデータを
収集するステップは次の通りである。 （Ｂ１）レギュレータ３４及び４８を操作してプレッシ
ャバッグ３２及び４６の空気圧を制御することにより、
垂直荷重載荷機構１６から供試体Ｔに載荷される垂直荷
重と剪断荷重載荷機構１８から供試体Ｔに載荷される剪
断荷重とを調節し、掘削前の初期応力状態に相当すると
推定される垂直応力（σN0）及び剪断応力（τ0 ）を供
試体Ｔに加える。供試体Ｔに加わる垂直応力の大きさ
は、載荷される垂直荷重を供試体Ｔの断面積（πＤ2 ／
４）で割った値に等しく、剪断応力の大きさは、載荷さ
れる剪断荷重を供試体Ｔの断面積で割った値に等しい。
このときの供試体Ｔの応力状態は図５のＡ点に相当す
る。 （Ｂ２）次に、掘削による応力解放を再現するために、
剪断応力は一定に保ったまま（τ＝τ0 ）で、垂直応力
（σN ）のみを供試体Ｔの剪断変位量が急増するまで徐
々に低下させて行く。そして、剪断変位量が急増したと
きの垂直応力σN0F と剪断応力τ0 との組み合せ（σ
N0F 、τ0 ）を求める。このときの供試体Ｔの応力状態
は図５のＡ’点に相当する。この後、直ちに剪断荷重を
除荷して剪断応力をゼロにする。これは図５の点Ａ”に
相当する。 （Ｂ３）上記のＢ２のステップを、垂直応力レベルを少
しずつ低下させて複数の垂直応力レベル（σN0＞σN1＞
σN2＞σN3…）で反復して行う。またその際に各々の垂
直応力（σNi）に対応して設定する剪断応力（τi ）
は、τi ＝τ0 ・（σNi／σN0）の式によって定める。
そして、それら複数の垂直応力レベルの夫々において供
試体Ｔの剪断変位量が急増したときの応力の組み合わせ
（σNiF 、τi ）を求める（剪断変位量が急増を始めた
ら剪断荷重を除荷して、完全な破壊まで剪断しない逆段
階載荷試験を行う）。供試体Ｔのそれら試験における応
力状態は、図５においてはＢ→Ｂ’→Ｂ”、Ｃ→Ｃ’→
Ｃ”、Ｄ→Ｄ’→Ｄ”…などで表される。 （Ｂ４）前述の複数の垂直応力レベルにおける垂直応力
と剪断応力との組み合わせ（σNiF 、τi ）を、剪断応
力〜垂直応力関係としてプロットし、それを直線近似し
て得たＦUL線（図５）の切片から粘着力（ＣUL）を、ま
たその傾きから内部摩擦角（φUL）求める。 （Ｂ５）以上の試験を数箇所の岩盤で実施し、その平均
値やそのバラツキ範囲を求めるなどして、応力解放を受
けた岩盤の剪断強度を求める。
度試験装置１０を使用して実際に供試体Ｔからデータを
収集するステップは次の通りである。 （Ｂ１）レギュレータ３４及び４８を操作してプレッシ
ャバッグ３２及び４６の空気圧を制御することにより、
垂直荷重載荷機構１６から供試体Ｔに載荷される垂直荷
重と剪断荷重載荷機構１８から供試体Ｔに載荷される剪
断荷重とを調節し、掘削前の初期応力状態に相当すると
推定される垂直応力（σN0）及び剪断応力（τ0 ）を供
試体Ｔに加える。供試体Ｔに加わる垂直応力の大きさ
は、載荷される垂直荷重を供試体Ｔの断面積（πＤ2 ／
４）で割った値に等しく、剪断応力の大きさは、載荷さ
れる剪断荷重を供試体Ｔの断面積で割った値に等しい。
このときの供試体Ｔの応力状態は図５のＡ点に相当す
る。 （Ｂ２）次に、掘削による応力解放を再現するために、
剪断応力は一定に保ったまま（τ＝τ0 ）で、垂直応力
（σN ）のみを供試体Ｔの剪断変位量が急増するまで徐
々に低下させて行く。そして、剪断変位量が急増したと
きの垂直応力σN0F と剪断応力τ0 との組み合せ（σ
N0F 、τ0 ）を求める。このときの供試体Ｔの応力状態
は図５のＡ’点に相当する。この後、直ちに剪断荷重を
除荷して剪断応力をゼロにする。これは図５の点Ａ”に
相当する。 （Ｂ３）上記のＢ２のステップを、垂直応力レベルを少
しずつ低下させて複数の垂直応力レベル（σN0＞σN1＞
σN2＞σN3…）で反復して行う。またその際に各々の垂
直応力（σNi）に対応して設定する剪断応力（τi ）
は、τi ＝τ0 ・（σNi／σN0）の式によって定める。
そして、それら複数の垂直応力レベルの夫々において供
試体Ｔの剪断変位量が急増したときの応力の組み合わせ
（σNiF 、τi ）を求める（剪断変位量が急増を始めた
ら剪断荷重を除荷して、完全な破壊まで剪断しない逆段
階載荷試験を行う）。供試体Ｔのそれら試験における応
力状態は、図５においてはＢ→Ｂ’→Ｂ”、Ｃ→Ｃ’→
Ｃ”、Ｄ→Ｄ’→Ｄ”…などで表される。 （Ｂ４）前述の複数の垂直応力レベルにおける垂直応力
と剪断応力との組み合わせ（σNiF 、τi ）を、剪断応
力〜垂直応力関係としてプロットし、それを直線近似し
て得たＦUL線（図５）の切片から粘着力（ＣUL）を、ま
たその傾きから内部摩擦角（φUL）求める。 （Ｂ５）以上の試験を数箇所の岩盤で実施し、その平均
値やそのバラツキ範囲を求めるなどして、応力解放を受
けた岩盤の剪断強度を求める。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる原位置岩盤剪断強度試験装置及び方法によれ
ば、原位置に切り出した岩盤の供試体に垂直荷重及び剪
断荷重を載荷して強度試験を行うため、乱さない状態で
の試料採取が困難な、例えばクラック等の弱面がかなり
の密度で分布している岩盤の剪断強度試験も何ら問題な
く行うことができる。また、供試体に載荷する垂直荷重
及び剪断荷重を調節することでその岩盤の掘削前の初期
応力状態から掘削後の応力解放を受けた後の状態までも
再現することができるため、例えばトンネルや地下発電
所などの地下空洞を掘削する場合において、掘削工事に
よって応力解放を受ける岩盤の掘削工事後の剪断強度を
正確に求めることができる。また、供試体に載荷する剪
断荷重をエアジャッキのプレッシャバッグで発生させる
ようにした場合には、垂直応力を除荷して行くときに供
試体の剪断変位が急増してもそれに追随して一定の剪断
応力を加えることができる。また、供試体に載荷する垂
直荷重をエアジャッキのプレッシャバッグで発生させる
ようにした場合には、垂直荷重を正確且つ簡単に制御す
ることができる。
にかかる原位置岩盤剪断強度試験装置及び方法によれ
ば、原位置に切り出した岩盤の供試体に垂直荷重及び剪
断荷重を載荷して強度試験を行うため、乱さない状態で
の試料採取が困難な、例えばクラック等の弱面がかなり
の密度で分布している岩盤の剪断強度試験も何ら問題な
く行うことができる。また、供試体に載荷する垂直荷重
及び剪断荷重を調節することでその岩盤の掘削前の初期
応力状態から掘削後の応力解放を受けた後の状態までも
再現することができるため、例えばトンネルや地下発電
所などの地下空洞を掘削する場合において、掘削工事に
よって応力解放を受ける岩盤の掘削工事後の剪断強度を
正確に求めることができる。また、供試体に載荷する剪
断荷重をエアジャッキのプレッシャバッグで発生させる
ようにした場合には、垂直応力を除荷して行くときに供
試体の剪断変位が急増してもそれに追随して一定の剪断
応力を加えることができる。また、供試体に載荷する垂
直荷重をエアジャッキのプレッシャバッグで発生させる
ようにした場合には、垂直荷重を正確且つ簡単に制御す
ることができる。
【図１】本発明にかかる原位置岩盤剪断強度試験装置の
全体を示す断面図である。
全体を示す断面図である。
【図２】原位置岩盤剪断強度試験装置による試験を行う
ために岩盤から供試体を切り出した状態を示す斜視図で
ある。
ために岩盤から供試体を切り出した状態を示す斜視図で
ある。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】ＡないしＣは、図３と同様の断面図であり、原
位置岩盤剪断強度試験装置をセッティングする手順を示
した図である。
位置岩盤剪断強度試験装置をセッティングする手順を示
した図である。
【図５】本発明にかかる原位置岩盤剪断強度試験方法を
説明するための応力状態図である。
説明するための応力状態図である。
１０ 原位置岩盤剪断強度試験 １２ 剪断リング １６ 垂直荷重載荷機構 １８ 剪断荷重載荷機構 ３２ プレッシャバッグ ４６ プレッシャバッグ ６０ 垂直変位計 ６２ 剪断変位計
Claims (6)
- 【請求項１】 試験対象岩盤において周囲を掘削するこ
とで原位置に切り出した供試体を囲繞する剪断リング
と、 前記剪断リングに囲繞された前記供試体に大きさが調節
可能な垂直荷重を載荷するための垂直荷重載荷機構と、 前記剪断リングに大きさが調節可能な水平荷重を載荷す
ることにより前記供試体に大きさが調節可能な剪断荷重
を載荷するための剪断荷重載荷機構と、 垂直荷重の載荷に伴う前記供試体の垂直変位量を測定す
る垂直変位計と、 剪断荷重の載荷に伴う前記供試体の剪断変位量を測定す
る剪断変位計と、 を備えたことを特徴とする原位置岩盤剪断強度試験装
置。 - 【請求項２】 前記剪断荷重載荷機構が、前記供試体に
載荷する剪断荷重を発生させるプレッシャバッグを備え
たエアジャッキと、前記岩盤に固設されて該エアジャッ
キの反力を担持する反力担持構造体とを含んでいること
を特徴とする請求項１記載の原位置岩盤剪断強度試験装
置。 - 【請求項３】 前記垂直荷重載荷機構が、前記供試体に
載荷する垂直荷重を発生させるプレッシャバッグを備え
たエアジャッキと、前記岩盤に固設されて該エアジャッ
キの反力を担持する反力担持構造体とを含んでいること
を特徴とする請求項１または２記載の原位置岩盤剪断強
度試験装置。 - 【請求項４】 （ａ）試験対象岩盤において周囲を掘削
することで原位置に切り出した供試体を剪断リングで囲
繞するステップと、 （ｂ）前記剪断リングに囲繞された前記供試体に垂直荷
重を載荷することで、該供試体に垂直応力を加えるステ
ップと、 （ｃ）前記剪断リングに水平荷重を載荷することにより
前記供試体に剪断荷重を載荷することで、該供試体に剪
断応力を加えるステップと、 （ｄ）前記剪断応力を一定に保ったまま前記垂直応力を
徐々に低下させて行き、前記供試体の剪断変位量が急増
したときの垂直応力と剪断応力との組み合わせを求める
ステップと、 （ｅ）前記ステップｂ、ｃ、及びｄを複数の垂直応力レ
ベルで反復して行い、それら複数の垂直応力レベルの夫
々において前記供試体の剪断変位量が急増したときの垂
直応力と剪断応力との組み合わせを求めるステップと、 （ｆ）前記複数の垂直応力レベルの夫々で求めた垂直応
力と剪断応力との組み合わせをプロットし、それを直線
近似したときの切片から粘着力を、またその傾きから内
部摩擦角を求めるステップと、 を備えることを特徴とする原位置岩盤剪断強度試験方
法。 - 【請求項５】 エアジャッキのプレッシャバッグで発生
させた荷重を載荷することで、前記供試体に剪断荷重を
載荷することを特徴とする請求項４記載の原位置岩盤剪
断強度試験方法。 - 【請求項６】 エアジャッキのプレッシャバッグで発生
させた荷重を載荷することで、前記供試体に垂直荷重を
載荷することを特徴とする請求項４または５記載の原位
置岩盤剪断強度試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15284697A JP3871087B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 原位置岩盤剪断強度試験装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15284697A JP3871087B2 (ja) | 1997-05-26 | 1997-05-26 | 原位置岩盤剪断強度試験装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10325788A true JPH10325788A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3871087B2 JP3871087B2 (ja) | 2007-01-24 |
Family
ID=15549417
Family Applications (1)
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| CN107063791A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-08-18 | 合肥工业大学 | 崩解软岩与混凝土粘结特性的试验方法及测试试样 |
| CN107462469A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-12-12 | 山西省交通科学研究院 | 一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法 |
| CN107560945A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-09 | 浙江大学 | 压剪力复合加载的复合板材性能测试装置及其测试方法 |
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| CN108824497A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-16 | 中交第公路勘察设计研究院有限公司 | 大型原位抗滑桩模型试验装置及其方法 |
| CN108956334A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-07 | 长沙理工大学 | 路面混合料及其结构层间剪切性能的测试装置 |
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| CN110258498A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-09-20 | 四川冶金建筑工程质量有限公司 | 一种大面积现场直剪试验设备的施工方法 |
| CN111579389A (zh) * | 2019-02-15 | 2020-08-25 | 程彦 | 一种混凝土抗剪强度双面直剪法原位检测装置 |
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| CN113984546A (zh) * | 2021-09-28 | 2022-01-28 | 北京建筑大学 | 一种测量道路层间剪切强度的试验机和试验方法 |
| CN114199696A (zh) * | 2020-09-17 | 2022-03-18 | 中国石油天然气集团有限公司 | 测试水合物储层力学特性的实验装置及实验方法 |
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| CN115326596A (zh) * | 2022-08-11 | 2022-11-11 | 中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司 | 一种土石混合体原状样品现场剪切试验方法及装置 |
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| CN117129348A (zh) * | 2023-08-30 | 2023-11-28 | 洛阳汇晶新材料科技有限公司 | 一种铜铝复合板界面强度高温剪切测试装置及测试方法 |
| CN117554214A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-13 | 中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 | 一种原位岩体结构面抗剪强度的试验方法 |
| CN120404425A (zh) * | 2025-05-15 | 2025-08-01 | 中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司 | 一种隧道围岩原位快速复合剪切测试装置与方法 |
| CN121164080A (zh) * | 2025-09-16 | 2025-12-19 | 中国建筑东北设计研究院有限公司 | 一种适用于软土地区的原位钻孔水平直剪试验装置及使用方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN106596291A (zh) * | 2016-12-07 | 2017-04-26 | 中国矿业大学(北京) | 一种岩石剪切力试验装置 |
| CN108458920B (zh) * | 2018-03-25 | 2020-10-02 | 石家庄铁道大学 | 一种岩土体原位力学参数综合测试方法 |
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Cited By (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007020724A1 (ja) * | 2005-08-16 | 2007-02-22 | Yamanashi University | 携帯型縦弾性係数測定装置及び破断強度測定装置 |
| CN104749049A (zh) * | 2015-04-21 | 2015-07-01 | 武汉理工大学 | 一种岩体结构面剪切试验方法及装置 |
| CN106769411B (zh) * | 2016-12-23 | 2023-08-01 | 同济大学 | 一种路面结构层间剪切试验装置 |
| CN106769411A (zh) * | 2016-12-23 | 2017-05-31 | 同济大学 | 一种路面结构层间剪切试验装置 |
| CN107063791A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-08-18 | 合肥工业大学 | 崩解软岩与混凝土粘结特性的试验方法及测试试样 |
| CN107063791B (zh) * | 2017-03-02 | 2023-04-28 | 合肥工业大学 | 崩解软岩与混凝土粘结特性的试验方法及测试试样 |
| CN107560945A (zh) * | 2017-08-25 | 2018-01-09 | 浙江大学 | 压剪力复合加载的复合板材性能测试装置及其测试方法 |
| CN107462469A (zh) * | 2017-09-08 | 2017-12-12 | 山西省交通科学研究院 | 一种边坡土体抗拉强度现场测试装置及测试方法 |
| CN107917841A (zh) * | 2018-01-03 | 2018-04-17 | 重庆交通大学 | 一种模拟高应力区地下工程开挖岩爆试验装置及方法 |
| CN107991197A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-05-04 | 华东交通大学 | 粗粒土大型直剪仪剪切盒结构及法向加载装置 |
| CN107991197B (zh) * | 2018-01-10 | 2024-02-06 | 华东交通大学 | 粗粒土大型直剪仪剪切盒结构及法向加载装置 |
| CN108824497A (zh) * | 2018-05-25 | 2018-11-16 | 中交第公路勘察设计研究院有限公司 | 大型原位抗滑桩模型试验装置及其方法 |
| CN108956334A (zh) * | 2018-08-14 | 2018-12-07 | 长沙理工大学 | 路面混合料及其结构层间剪切性能的测试装置 |
| CN109387439A (zh) * | 2018-12-05 | 2019-02-26 | 吉林大学 | 一种粗粒土多尺度原位强度测试装置及测试方法 |
| CN109387439B (zh) * | 2018-12-05 | 2024-05-28 | 吉林大学 | 一种粗粒土多尺度原位强度测试装置及测试方法 |
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| JP2022001853A (ja) * | 2020-06-22 | 2022-01-06 | 株式会社フジタ | 初期応力測定方法 |
| CN114199696A (zh) * | 2020-09-17 | 2022-03-18 | 中国石油天然气集团有限公司 | 测试水合物储层力学特性的实验装置及实验方法 |
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