真の三軸と従来の三軸テスト：違いと重要なアプリケーション

ストレス下での土壌と岩の挙動を理解することになると、三軸の試験はゴールドスタンダードです。しかし、すべての三軸テストが平等に作成されるわけではありません。従来の三軸テストでは地盤工学エンジニアに長い間サービスを提供してきましたが、真の三軸テスト（TTT）は、特に複雑なストレス状態または異方性ストレス状態について、より完全な絵を提供します。この記事では、これら2つの方法の違いを分析し、アプリケーションに最適なものを決定するのに役立ちます。

三軸テストのストレスの違いを理解する

従来の三軸テスト¹では、2つの主要な応力のみが独立して制御されます。

• σ₁（主要な主要応力）：軸荷重を介して垂直に適用されます。
• σ₂=σ₃（中間および軽度の主要応力）：閉じ込め圧力を介して等しく適用されます。

これにより、単純化された軸対称応力条件が、フィールド内の3D応力状態の複雑さを完全にはキャプチャしません。

対照的に、真の三軸テスト^2は、3つの主要応力すべて（σ₁、σ₂、およびσ₃）を可能にします、トンネル、深い基礎、または断層ゾーンに見られるような非軸対称荷重³のモデリングが可能になります

ストレス制御比較テーブル

独立してσ₂とσ₃を変化させる能力は、土壌や岩の自然なストレス異方性

なぜ標本のジオメトリが重要なのか

ジオメトリは、テスト中にストレスがどのように分布するかにおいて重要な役割を果たします。

• 従来の三軸試験、円筒形の標本（通常38 mm×76 mm）を使用します
• 真の三軸試験、多方向の荷重表面に対応するために、立方体またはプリズムの標本を使用します。

ジオメトリの比較

TTTSでは、3つの直交荷重プラトンは、地震やトンネリングなどの非刺激荷重条件下での行動を研究するために不可欠なすべての軸の独立した応力制御

真の三軸テストで複雑な障害をモデリングします

、軸対称セットアップでキャプチャできない故障メカニズム⁴観察する能力です

真の三軸テストからの重要な洞察：

• σ₁–σ₃と整列していない方向のせん断帯域の発達
• 変化するσレベル下での脆性延性遷移
• 粒状媒体における体積ひずみと異方性
• 特に岩や圧縮された土壌では、非線形障害の封筒

例：変化するσ₂下での障害挙動

これらの発見は、数値モデルを改善し、次のような複雑な地盤工学的問題の予測能力を高めるのに

• 地下洞窟
• 深い岩の発掘
• 断層の活性化と誘発性地震

アプリケーションに適切なテストを選択します

従来の三軸テストを使用する時期：

• 一般的な土壌力学（基礎設計、斜面）
• 通常の条件下での飽和粘土または砂の挙動
• 軸対称または均一なストレス条件を備えたプロジェクト

真の三軸テストを使用する時期：

• 異方性ストレス場（例、トンネル、ボアホール）
• ロックメカニックと破壊されたメディア
• 高度なモデリングキャリブレーションを必要とする高性能プロジェクト⁵
• 非線形または異方性障害の封筒の研究⁶

テスト選択ガイド

日常的なデザイン⁷には従来のテストで十分ですが現実的で複雑な荷重経路^の下で土壌の挙動をモデル化する場合、真の三軸テストは必須です。

結論

従来の三軸テストと真の三軸のテストの違いは、技術的なだけではありません。これは、土壌と岩の行動を理解しモデル化する方法の基本。従来のテストはほとんどの設計で信頼性が高く効率的ですが、ストレスフィールドが複雑になると、真の三軸テストがより深い真実を明らかにします。、保守的な推定値と自信のある高性能ソリューションの違いになる可能性があります。