三軸テストの目的は何ですか？

三軸試験は、制御されたストレス条件下で土壌と岩の機械的挙動を評価するために、地盤工学で最も広く使用されている実験方法の1つです。このテストは、基礎、斜面、トンネル、およびその他のインフラストラクチャを設計するための重要なデータを提供します。この記事では、三軸テストの目的、土壌の強さをどのように測定するか、および建設プロジェクトの安定性と安全性を確保する上でのその役割について説明します。

三軸試験方法の理解

三軸テストでは、密閉室に円筒形の土壌サンプルを配置し、閉じ込め圧（（\ sigma_3））を適用し、障害が発生するまで軸応力（（\ sigma_1））を増加させます。このテストは、さまざまな排水条件下で実施できます。

• 整理されていない非排水（UU）テスト¹ ：排水なしのクイックテスト、短期安定性分析に適しています。
• 統合された非排水（CU）テスト：荷重の前に統合を許可しますが、軸方向の負荷中に排水を防ぎ、効果的な応力パラメーターを提供します。
• 統合された排水（CD）テスト² ：長期の土壌挙動を表す完全な排水を許可します。

これらのバリエーションにより、エンジニアは実際のストレス条件をシミュレートし、さまざまな負荷シナリオで土壌性能を予測できます。

土壌の強度と安定性の測定

三軸試験の主な目的の1つは、基礎と勾配の安定性に不可欠な土壌せん断強度^3をテストでは：

• 凝集（（（c）））および摩擦角（（\ phi）） ： mohr-coulomb故障基準⁴：

  [\ tau = c + \ sigma \ tan \ phi]

• 逸脱したストレス（（\ sigma_d）） ：軸方向の応力と閉じ込め応力の違い、故障時の応力レベルを示します。

  [\ sigma_d = \ sigma_1 - \ sigma_3]

• 応力 - ひずみ関係⁵ ：脆性または延性のある方法で動作するかどうかにかかわらず、荷重下で土壌がどのように変形するかを決定します。

三軸試験からの土壌強度パラメーターの比較

土壌強度パラメーターを定量化する能力は、地面が適用された荷重にどのように反応するかを予測することにより、エンジニアが安定した構造を設計するのに役立ちます。

さまざまな条件下での土壌の挙動の評価

三軸テストにより、地質工学エンジニアは、さまざまな環境およびストレス条件の下で土壌の振る舞いを調べることができます。

• 細孔水圧効果⁶ ：CUテストは、過剰な細孔圧力蓄積を測定します。これは、地震中の砂質土壌の液化につながる可能性があります。
• 統合と決済⁷ ：CDテストは、土壌の圧縮率に関するデータを提供し、エンジニアが基礎の長期的な決済を推定するのに役立ちます。
• 応力経路分析⁸ ：異なる荷重シーケンスの下で、せん断モードまたは圧縮障害モードで土壌が故障するかどうかを判断します。

さまざまな応力経路をシミュレートすることにより、エンジニアは異なる土壌タイプの構造に関連する潜在的なリスクを評価できます。

土壌の挙動に対する排水条件の影響

インフラストラクチャと安全性をサポートします

三軸テストから得られたデータは、安全で効率的なインフラストラクチャを設計する上で重要な役割を果たします。

• 財団の設計：財団が過度の決済や障害なしに負荷をサポートできるようにします。
• 勾配の安定性分析：異なる荷重と気象条件の下で斜面と堤防が安定したままであるかどうかを判断します。
• トンネリングと地下建設：エンジニアが掘削ストレスの下で土壌の動作を評価するのに役立ちます。
• 地震と液化の評価：特に砂質やゆるい土壌で、地震荷重下での土壌反応に関する洞察を提供します。

三軸テストにより、インフラストラクチャが正確な地盤工学的パラメーターで設計され、障害と費用のかかる修理のリスクを減らすことが保証されます。

結論

三軸テストは、さまざまな条件下での土壌の強さ、安定性、および行動をエンジニアが理解するのに役立つ基本的な地盤工学テスト方法です。凝集、摩擦角、ストレスとストレインの関係などの重要なパラメーターを測定することにより、このテストは安全な基礎、斜面、トンネルを設計するための重要なデータを提供します。短期の安定性分析であろうと長期的な和解予測のいずれであろうと、三軸試験は現代の地盤工学の基礎のままです。