三軸テストの軸応力とは何ですか？

軸応力は、三軸の試験における重要なパラメーターであり、制御された条件下での土壌と岩石の機械的挙動に関する洞察を提供します。それはせん断強度、変形特性、および故障メカニズムを決定する上で重要な役割を果たし、地盤工学で不可欠にします。

三軸テストにおける軸応力の理解

三軸テストの軸方向応力とは、閉じ込め圧にさらされている間、円筒状の土壌または岩サンプルに適用される垂直荷重このストレスは、基礎、斜面、トンネルの経験がある現実世界の負荷条件をシミュレートするために使用されます。総軸応力¹ （\ sigma_1））は、次のように定義されます。

[\ sigma_1 = \ frac {p} {a}]

どこ：

• （p）= applied軸荷重（力）、
• （a）=標本の横断面積。

偏差ストレス² （\ sigma_1 - \ sigma_3）を増加させることにより、土壌サンプルの故障を開始する原因です

三軸テストで軸方向の応力がどのように適用されるか

三軸テストは、一定の横方向の閉じ込め圧（（\ sigma_3））を維持しながら、荷重ピストンを介して軸応力を適用します。テストは通常​​、3つの異なるモードで実行されます。

1. 未固結の非排水（UU）テスト:

   • 軸方向の応力は、排水を許可せずに迅速に適用されます。
   • 短期安定性分析に関連する非排水せん断強度^3を測定します

2. 統合された非排水（CU）テスト:

   • サンプルは、軸方向負荷の前に統合することができます。
   • ポア圧力効果を考慮しながら、有効な応力パラメーター^4を測定します

3. 統合された排出（CD）テスト:

   • 軸方向応力塗布中に排水は許可されます。
   • 排水条件下で長期強度パラメーター⁵を提供します

各方法は、さまざまな荷重と排水シナリオの下での土壌行動に関するユニークな洞察を提供します。

軸方向応力対偏差応力

逸脱応力（（\ sigma_d））は、軸方向の応力と閉じ込めストレスの違いです。

[\ sigma_d = \ sigma_1 - \ sigma_3]

このストレスは故障を支配し、地盤工学の重要なパラメーターになります。

土壌と岩の力学における軸応力の役割

軸のストレスは、以下を含む重要なエンジニアリング特性に影響します。

• せん断強度⁶ ：故障前に土壌または岩が耐えることができる最大応力を決定します。
• 変形挙動⁷ ：荷重下での土壌収縮、拡大、または骨折がどのように収縮するかを管理します。
• 孔圧力応答⁸ ：排出されていない条件では、軸方向の応力は、安定性に影響する毛穴の圧力蓄積に影響します。

実験結果は、土壌の種類に応じて異なる応力 - ひずみ応答を示しています。

これらの動作を理解することで、安全で効率的な地盤工学デザインが保証されます。

強度分析のための軸応力の解釈

軸方向応力データは、エンジニアリング分析で使用される主要な土壌パラメーターを導き出すために重要です。

• Mohr-Coulomb故障基準:

  • 障害時の正常応力とせん断応力の関係は、次のように表されます。

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

  • どこ：
  • （c）=凝集、
  • （\ phi）=摩擦角。

• 応力 - ひずみ曲線:

  • 軸方向の応力 - ひずみ曲線の形状は、剛性、ピーク強度、および故障行動を決定するのに役立ちます。

• 安全因子（FOS）:

  • 軸応力の結果は、斜面、基礎、および保持壁の安定性評価に寄与します。

異なる土壌の比較強度分析

軸方向のストレス行動を慎重に解釈することにより、エンジニアは、実際の条件下で土壌がどのように機能するかを予測し、より安全なインフラストラクチャを確保できます。

結論

三軸試験における軸方向応力は、負荷下で土壌と岩の挙動を理解する上で基本的な役割を果たします。軸方向のストレスを制御し、変形と強度に対するその影響を分析することにより、エンジニアはより安全で信頼性の高い基礎、斜面、トンネルを設計できます。排水された状態であろうと未排出条件であろうと、軸方向の応力データの正しい解釈は、地盤工学の成功に不可欠です。