[論文レビュー] Effects of construction history on the stress distribution under a sand pile

Loïc Vanel, Daniel W. Howell+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 21, 1999

Geotechnical Engineering and Soil Stabilization参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、感応性容量式応力センサーを用いて、粗粒質パイルの施工方法がその下部における応力分布に与える影響を調査している。実験の結果、局所的供給源から構築されたパイルは中心部に応力低減帯を示すのに対し、均一な「雨」による供給ではそのような現象は見られず、施工履歴が応力プロファイルに顕著に影響することを示している。また、応力分布はパイル高さに単純に比例することが判明した。

ABSTRACT

We report experiments on cohesionless granular piles to determine the effect of construction history on the static stress distribution. The stresses beneath the piles are monitored using a very sensitive capacitive technique. The piles are formed either by release of granular material from a relatively small output (localized source), or from a large diameter sieve (homogeneous rain). The stress profiles resulting from localized source inputs have a clear stress dip near the center of the pile while the results from an homogeneous rain show no stress dip. We also show that the stress profiles scale simply with the pile height. Experiments on wedges-shaped piles show the same effects but to a lesser degree.

研究の動機と目的

• 無接着性粗粒質パイルにおける静的応力分布に及ぼす施工履歴の影響を調査すること。
• 局所的供給源による入力と均一な「雨」による入力の両方で形成されたパイルの応力プロファイルを比較すること。
• 応力分布がパイル高さに比例するかどうか、および幾何学的形状（例：楔形パイル）が観察された効果に影響を与えるかどうかを特定すること。
• 荷重履歴が粗粒質パイル下部における応力不均一性を決定づける役割を定量化すること。

提案手法

• 垂直応力分布をモニタリングするために、高感度容量式応力測定技術を用いた実験を実施した。
• パイルは2種類の異なる方法で構築された：(1) 小径の出口からの供給（局所的供給）、(2) 大径のシーブからの供給（均一な「雨」）。
• 異なるパイル高さにおける応力プロファイルを測定・比較し、スケーリング行動を評価した。
• 観察された効果の一般性を評価するために、楔形パイルについても追加実験を実施した。
• 施工方法に起因する応力分布パターンの系統的差異を特定するために、データを分析した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パイルの施工方法（局所的供給対均一的供給）が、粗粒質パイル下部の応力分布にどのように影響を与えるか？
• RQ2 パイル中心部に応力低減帯が存在するかどうかは、施工履歴に依存するか？
• RQ3 応力プロファイルはどの程度パイル高さに比例するか？
• RQ4 幾何学的変化（例：楔形パイル）は、同様の応力分布の異常を示すか？

主な発見

• 局所的供給源から構築されたパイルは、中心部に明確な応力低減帯を示しており、中心部の垂直応力が低下していることを示している。
• これに対して、均一な「雨」によって形成されたパイルは中心部に応力低減帯を示さず、より均一な応力プロファイルを示している。
• 両方の施工方法からの応力プロファイルは、パイル高さに単純に比例しており、普遍的なスケーリング行動を示している。
• 楔形パイルにおいても同様の効果が観察されたが、程度はやや小さいことから、現象が幾何学的依存性を示すが、円筒形パイルに限定されないことが示唆された。
• 結果から、施工履歴、特に粒子の堆積空間分布が、粗粒質パイル下部の最終的な応力状態を決定づける重要な役割を果たしていることが明らかになった。