遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置
【課題】鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現することが可能な遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置を提供する。
【解決手段】遠心模型実験に用いる静的載荷装置１０が筒状の載荷用タンク１３と、流動性を有し、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷するための載荷体Ｗとを備えて構成されている。そして、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１上に開口部を配して設けた載荷用タンク１３内に載荷体Ｗを供給するとともに、載荷用タンク１３内の載荷体Ｗの量に応じた荷重を、載荷用タンク１３の開口部を通じて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷するようにした。
【解決手段】遠心模型実験に用いる静的載荷装置１０が筒状の載荷用タンク１３と、流動性を有し、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷するための載荷体Ｗとを備えて構成されている。そして、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１上に開口部を配して設けた載荷用タンク１３内に載荷体Ｗを供給するとともに、載荷用タンク１３内の載荷体Ｗの量に応じた荷重を、載荷用タンク１３の開口部を通じて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用して模型地盤の応力レベルを、実地盤を模擬した状態にし、静的載荷装置で模型地盤に荷重を載荷するとともに模型地盤の変位を計測して、実地盤の挙動を予測する遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
実際の建物の挙動（実地盤の挙動）を把握するためには、実物を用いてその挙動を調べることが確実である。しかしながら、実物を用いて実験を行う場合には、実大規模の模型を構築（製作）する必要が生じるため、多大な労力とコストを要する。
【０００３】
これに対し、遠心力を利用して模型地盤の応力レベルを、実地盤を模擬した状態にし、特に応力−ひずみ（変位）の関係を実地盤と同様に再現することにより、縮小模型を用いて実物の挙動をより正確に把握できるようにした遠心模型実験が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、この遠心模型実験で沈下実験を行う場合には、図７及び図８に示すように、試料容器１に模型地盤Ｇを充填し、変位計２や地圧計３を所定位置に配置するとともに、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１（地表面）に荷重を載荷する静的載荷装置４を設置する。そして、静的載荷装置４とともに試料容器１（模型地盤Ｇ）を遠心模型実験装置に搭載し、所定の遠心加速度で回転させることによって、遠心力を利用し模型地盤Ｇの応力レベルを、実地盤を模擬した状態にする。この段階から、静的載荷装置４によって模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷し、模型地盤Ｇの鉛直方向の変位（沈下量）や地圧を計測する。例えば実際の建物構築過程で順次増加する荷重に応じて段階的に荷重を増加させ、荷重に対する変位、地圧を計測することによって、建物構築過程の各段階における実地盤の挙動を予測することが可能になる。
【特許文献１】特開２００４−９３４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、従来、遠心模型実験で沈下実験を行う場合には、図７及び図８に示すように、ロードセル４ａと載荷板４ｂを備えた静的載荷装置４を用いて模型地盤Ｇに荷重を載荷するようにしている。そして、このようなロードセル４ａと載荷板４ｂを備えた静的載荷装置４を用いた場合には、載荷板４ｂが剛体であるため、変位制御荷重（すなわち、載荷面Ｇ１全体の鉛直変位が一定となる剛体荷重）しか載荷できない。このため、実際の建物構築過程では、建物の荷重分布が一定となり、実地盤の鉛直方向の変位が荷重と地中応力に応じて分布する場合が多いのに対し、変位分布が生じた載荷面Ｇ１に等分布荷重を載荷することができないため、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現することが可能な遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００８】
本発明の遠心模型実験の静的載荷方法は、遠心模型実験の静的載荷方法であって、静的載荷装置が筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えて構成され、前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、例えば粉粒体や液体などの流動性を有する載荷体を用いて模型地盤の載荷面に荷重を載荷するようにしたことで、載荷体が載荷面の変位に応じて流動（載荷面の変位に従動）するため、常時、実地盤上に構築する建物（構造物）の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００１０】
また、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法において、前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着し、前記膜体を介して前記載荷体の量に応じた荷重を前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしてもよい。
【００１１】
この発明においては、載荷用タンクに供給した載荷体を膜体によって載荷用タンク内に貯留することが可能になる。そして、この膜体が載荷面の変位に応じて載荷面に常時密着するように変形し、膜体の変形とともに載荷体が流動するため、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００１２】
さらに、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、複数の変位計を設け、該複数の変位計によって前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測することが望ましい。
【００１３】
この発明においては、載荷面の複数箇所の変位を計測することで、この載荷面の変位分布を捉えることができ、載荷時の実地盤の地表面（載荷面）の沈下分布を精度よく予測することが可能になる。
【００１４】
また、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することがより望ましい。
【００１５】
この発明においては、例えば建物の基礎などの実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することで、より実際に近い変位分布を捉えることができ、より高精度で実地盤の沈下分布を予測することが可能になる。
【００１６】
さらに、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、前記載荷体に液体を用いることが望ましい。
【００１７】
この発明においては、載荷体として例えば水や重液などの液体を用いることによって、載荷体が載荷面の変位に応じて確実に流動して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を確実に載荷面に載荷することが可能になる。
【００１８】
また、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、前記液体に重液を用いることがより望ましい。
【００１９】
この発明においては、液体（載荷体）に重液を用いることによって、例えば水を用いる場合と比較し、少量の重液を載荷用タンクに供給して所望の荷重を載荷することが可能になり、効率的に沈下実験を行うことが可能になる。
【００２０】
本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置は、遠心模型実験に用いる静的載荷装置であって、筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えており、前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、例えば粉粒体や液体などの流動性を有する載荷体を用いて模型地盤の載荷面に荷重を載荷することができ、載荷体が載荷面の変位に応じて流動（載荷面の変位に従動）するため、常時、実地盤上に構築する建物（構造物）の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着するように構成されていてもよい。
【００２３】
この発明においては、載荷用タンクに供給した載荷体を膜体によって載荷用タンク内に貯留することが可能になる。そして、この膜体が載荷面の変位に応じて載荷面に常時密着するように変形し、膜体の変形とともに載荷体が流動するため、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００２４】
さらに、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測する複数の変位計が設けられていることが望ましい。
【００２５】
この発明においては、載荷面の複数箇所の変位を計測することで、この載荷面の変位分布を捉えることができ、載荷時の実地盤の地表面（載荷面）の沈下分布を精度よく予測することが可能になる。
【００２６】
また、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板が設置されていることがより望ましい。
【００２７】
この発明においては、例えば建物の基礎などの実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することで、より実際に近い変位分布を捉えることができ、より高精度で実地盤の沈下分布を予測することが可能になる。
【００２８】
さらに、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記載荷体が液体であることが望ましい。
【００２９】
この発明においては、載荷体として例えば水や重液などの液体を用いることによって、載荷体が載荷面の変位に応じて確実に流動して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を確実に載荷面に載荷することが可能になる。
【００３０】
また、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記液体が重液であることがより望ましい。
【００３１】
この発明においては、液体（載荷体）に重液を用いることによって、例えば水を用いる場合と比較し、少量の重液を載荷用タンクに供給して所望の荷重を載荷することが可能になり、効率的に沈下実験を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置によれば、例えば粉粒体や液体などの流動性を有する載荷体を用いて模型地盤の載荷面に荷重を載荷するようにしたことで、この載荷体が載荷面の変位に応じて流動するため、常時、実地盤上に構築する建物（構造物）の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。これにより、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置について説明する。本実施形態は、遠心力を利用して模型地盤の応力レベルを、実地盤を模擬した状態にし、静的載荷装置で模型地盤に荷重を載荷するとともに模型地盤の鉛直方向の変位を計測して、実地盤の挙動を予測する遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置に関するものである。
【００３４】
はじめに、本実施形態において、遠心模型実験装置は、周知のアーム可動型遠心載荷実験装置であり、回転軸を鉛直方向に配して設けられた回転軸と、この回転軸の上部に固設されるとともに水平方向に延出し、回転軸中心に対称に配設された回転アームと、回転アームの先端側に、この回転アームの延設方向に向けた垂直方向に回動自在に懸吊されたプラットホームとを備えて構成されている。
【００３５】
この遠心模型実験装置においては、模型地盤Ｇを充填した試料容器１がプラットホームに搭載される。そして、回転軸を回転させ、この回転軸の軸線回りに回転アームを回動させると、試料容器１を搭載したプラットホームが遠心加速度の増加に伴って振り上がり、試料容器１内の模型地盤Ｇに遠心力が作用する。これにより、所定の遠心加速度に達するとともに模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬した状態になる。そして、模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬して再現された段階で、模型地盤Ｇに荷重を載荷し変位を計測することによって実地盤の沈下挙動を予測することが可能になる。
【００３６】
ここで、模型地盤Ｇに荷重を載荷するための本実施形態の静的載荷装置１０は、図１及び図２に示すように、試料容器１と一体に設けられたフレーム１１と、試料容器１よりも上方に位置するフレーム１１の上部に取り付けて支持された液体補給用タンク１２と、載荷用タンク１３と、電磁バルブ１４ａを介して液体補給用タンク１２と載荷用タンク１３に繋げられた液体供給管１４と、変位計１５、１６、１７とを備えて構成されている。
【００３７】
液体補給用タンク１２は、試料容器１に充填した模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷するための液体（流動性を有する載荷体）Ｗを貯留するタンクであり、この載荷用の液体Ｗとして例えば水、あるいはＳＰＴ(ポリタングステン酸ナトリウム)、液体水銀などの重液が貯留されている。
【００３８】
載荷用タンク１３は、図１及び図２に示すように、例えば方形の筒状に形成されており、その上端側をフレーム１１に繋げて支持され、下端側の開口部１３ａを模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１（地表面）上に配して設置されている。また、図３に示すように、載荷用タンク１３には、液体供給管１４の電磁バルブ１４ａを開いて液体補給用タンク１２から供給された液体Ｗを載荷用タンク１３内で貯留するための袋状で柔軟性を有する膜体２０が設けられている。この膜体２０は、載荷用タンク１３の上端側で開口し、底部２０ａが載荷用タンク１３の下端の開口部１３ａ側に配されて、載荷用タンク１３内に緩挿した状態で設置されている。さらに、膜体２０は、液体補給用タンク１２から供給して貯留された液体Ｗと模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１の間に底部１３ａが載荷用タンク１３の開口部１３ａを通じて介装され、遠心力が作用した状態で、常時、この膜体２０の底部２０ａが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に密着するように設けられている。
【００３９】
変位計１５、１６、１７は、接触式変位計であり、図１から図３に示すように、変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａと、この変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａに伸縮自在に繋がるロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂと、ロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの先端部が当接するターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃとを備えて構成されている。そして、変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａをフレーム１１の上部に取り付けて支持され、ロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂが膜体２０（載荷用タンク１３）の内部に配され、このロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの先端部が当接するターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを膜体２０の底部２０ａの内側に取り付けて設置されている。また、本実施形態においては、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１の中央とこの中央を挟んで左右両側の変位をそれぞれ計測するように、３つの変位計１５、１６、１７が設置されている。このように設置した各変位計１５、１６、１７は、ターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃが、遠心力が作用した状態で、載荷面Ｇ１に密着する膜体２０の底部２０ａに取り付けられているため、このターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１とともに変位することになり、膜体２０を介して模型地盤Ｇ（載荷面Ｇ１）の変位を計測することができる。
【００４０】
ついで、上記構成からなる静的載荷装置１０によって模型地盤Ｇに荷重を載荷し、遠心模型実験で沈下実験を行う方法について説明するとともに、本実施形態の遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置１０の作用及び効果について説明する。
【００４１】
遠心模型実験で沈下実験を行う際には、はじめに、遠心模型実験装置のプラットホームに模型地盤Ｇを充填した試料容器１及びフレーム１１を搭載する。ついで、膜体２０を設けた載荷用タンク１３を、フレーム１１に取り付けて支持させ、その下端側の開口部１３ａを模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１上に配して設置する。また、膜体２０の底部２０ａにターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを設置するとともに、変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａをフレーム１１の上部に取り付けるとともにロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの先端部をターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃに当接させて、各変位計１５、１６、１７を設置する。さらに、液体補給用タンク１２に載荷用の液体Ｗを入れて貯留する。
【００４２】
そして、このように静的載荷装置１０を設置した段階で、遠心模型実験装置の回転軸を回転させ、回転アームを回転させる。これにより、模型地盤Ｇを充填した試料容器１及び静的載荷装置１０を搭載したプラットホームが遠心加速度の増加に伴って振り上がり、所定の遠心加速度に達するとともに、試料容器１内の模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬した状態になる。
【００４３】
模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬して再現された段階で、電磁バルブ１４ａを開き、液体供給管１４を通じて液体補給用タンク１２から膜体２０（載荷用タンク１３）の内部に所定量の液体Ｗを落下させる。このように液体Ｗを載荷用タンク１３内に供給すると、遠心力が加えられた液体Ｗによって、膜体２０の底部２０ａが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に密着するとともに、液体Ｗの量に応じた所定の荷重が模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷される。また、この荷重に応じて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に変位が生じた場合には、柔軟性を有する膜体２０の底部２０ａが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に密着した状態を維持するように載荷面Ｇ１とともに変位（変形）し、さらに流動性を有する液体Ｗが載荷面Ｇ１の変位に応じて流動（従動）する。このため、載荷面Ｇ１内で変位分布が生じた場合においても、液体Ｗによって、常時、例えば実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重が載荷面Ｇ１に載荷されることになる。
【００４４】
また、膜体２０の底部２０ａが載荷面Ｇ１に密着して載荷面Ｇ１とともに変位することで、この膜体２０の底部２０ａに取り付けたターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃが載荷面Ｇ１の変位に従動して変位する。これにより、変位計１５、１６、１７によって載荷面Ｇ１の変位量（模型地盤Ｇの変位量（沈下量））が計測される。さらに、電磁バルブ１４ａを開閉し、段階的に載荷用タンク１３内に液体Ｗを供給することにより、実際の建物構築過程で順次増加する荷重に応じて段階的に荷重を増加させてゆき、各段階の荷重に対する変位（沈下量）を計測する。そして、このとき、載荷面Ｇ１の変位に応じて流動する液体Ｗによって、常時載荷面Ｇ１に建物の荷重に応じた等分布荷重が載荷されるため、中央と左右両側に設けた変位計１５、１６、１７でそれぞれ計測した結果は、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現したものになる。
【００４５】
ここで、図５は、図４に示すように液体Ｗの量を段階的に増加させて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷する荷重を段階的に増加させた場合における載荷面Ｇ１の中央、左右両側の変位の計測結果を示している。この試験結果から、段階的に荷重を載荷するとともに沈下が生じる状況を再現でき、且つ載荷面Ｇ１内での変位分布を捉えて、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現できることが確認された。
【００４６】
したがって、本実施形態の遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置１０においては、液体Ｗ（流動性を有する載荷体）を用いて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷することにより、この液体Ｗが載荷面Ｇ１の変位に応じて流動（載荷面Ｇ１の変位に従動）して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面Ｇ１に載荷することが可能になる。これにより、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現することが可能になる。
【００４７】
また、載荷用タンク１３に膜体２０を設けることによって、載荷用タンク１３に供給した液体Ｗをこの膜体２０によって載荷用タンク１３内に貯留することが可能になる。そして、膜体２０が載荷面Ｇ１の変位に応じてこの載荷面Ｇ１に常時密着するように変形し、膜体２０の変形とともに液体Ｗが流動するため、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面Ｇ１に載荷することが可能になる。
【００４８】
さらに、複数の変位計１５、１６、１７を設けて、載荷面Ｇ１の複数箇所の変位を計測することで、この載荷面Ｇ１の変位分布を捉えることができ、載荷時の実地盤の地表面（載荷面Ｇ１）の沈下分布を精度よく予測することが可能になる。
【００４９】
また、載荷体として例えば水や重液などの液体Ｗを用いることによって、載荷体（液体Ｗ）が載荷面Ｇ１の変位に応じて確実に流動して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を確実に載荷面Ｇ１に載荷することが可能になる。さらに、このとき、液体Ｗに重液を用いることによって、例えば水を用いる場合と比較し、少量の重液を載荷用タンク１３に供給して所望の荷重を載荷することが可能になり、効率的に沈下実験を行うことが可能になるとともに、液体補給用タンク１２や載荷用タンク１３を小さく形成することも可能になる。また、重液としてＳＰＴを用いた場合には、無害であるため、例えば液体水銀などを用いる場合よりもその取扱いを容易にすることが可能である。
【００５０】
以上、本発明に係る遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、載荷体が液体Ｗであるものとして説明を行ったが、本発明に係る載荷体は、流動性を有していればよく、例えば金属の粉粒体を用いてもよい。また、このような粉粒体を載荷体として用いる場合には、載荷用タンク１３内に供給して貯留するとともに、載荷用タンク１３の開口部１３ａを通じて直接模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に接触させて、載荷面Ｇ１に荷重を載荷することが可能である。このため、必ずしも膜体２０を載荷用タンク１３に設けることに限定しなくてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、載荷用タンク１３がその上端側をフレーム１１に取り付けて支持されているものとしたが、載荷用タンク１３を、フレーム１１で支持することなく、模型地盤Ｇ上に載置して設けてもよい。
【００５２】
さらに、本実施形態では、遠心模型実験装置がアーム可動型遠心載荷実験装置であるものとして説明を行ったが、本発明は、ドラム型遠心載荷実験装置を用いて沈下実験を行う際にも適用可能である。
【００５３】
また、本実施形態では、変位計１５、１６、１７が接触式変位計であるものとしたが、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１の変位を計測することができれば、特に接触式変位計に限定する必要はない。
【００５４】
さらに、例えば図６に示すように、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１と液体Ｗ（載荷体）の間に、実地盤上に構築される例えば建物の基礎スラブなどの実構造物の剛性を模した模擬板２１を設置するようにしてもよい。この場合には、模擬板２１によって建物の基礎スラブなどの変形の影響を反映させて、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷体による荷重を載荷することができる。このため、より実際に近い変位分布を捉えることができ、より高精度で実地盤の沈下分布を予測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置を示す図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置の載荷用タンク（膜体）を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置を用いて行った試験における荷重履歴を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置を用いて行った試験結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置の変形例を示す図である。
【図７】従来の静的載荷装置を示す図である。
【図８】従来の静的載荷装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 試験容器
１０ 静的載荷装置
１１ フレーム
１２ 液体補給用タンク
１３ 載荷用タンク
１３ａ 開口部
１４ 液体供給管
１４ａ 電磁バルブ
１５ 変位計（中央）
１６ 変位計（左側）
１７ 変位計（右側）
２０ 膜体
２０ａ 底部
Ｇ 模型地盤
Ｇ１ 載荷面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心力を利用して模型地盤の応力レベルを、実地盤を模擬した状態にし、静的載荷装置で模型地盤に荷重を載荷するとともに模型地盤の変位を計測して、実地盤の挙動を予測する遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
実際の建物の挙動（実地盤の挙動）を把握するためには、実物を用いてその挙動を調べることが確実である。しかしながら、実物を用いて実験を行う場合には、実大規模の模型を構築（製作）する必要が生じるため、多大な労力とコストを要する。
【０００３】
これに対し、遠心力を利用して模型地盤の応力レベルを、実地盤を模擬した状態にし、特に応力−ひずみ（変位）の関係を実地盤と同様に再現することにより、縮小模型を用いて実物の挙動をより正確に把握できるようにした遠心模型実験が注目されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
例えば、この遠心模型実験で沈下実験を行う場合には、図７及び図８に示すように、試料容器１に模型地盤Ｇを充填し、変位計２や地圧計３を所定位置に配置するとともに、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１（地表面）に荷重を載荷する静的載荷装置４を設置する。そして、静的載荷装置４とともに試料容器１（模型地盤Ｇ）を遠心模型実験装置に搭載し、所定の遠心加速度で回転させることによって、遠心力を利用し模型地盤Ｇの応力レベルを、実地盤を模擬した状態にする。この段階から、静的載荷装置４によって模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷し、模型地盤Ｇの鉛直方向の変位（沈下量）や地圧を計測する。例えば実際の建物構築過程で順次増加する荷重に応じて段階的に荷重を増加させ、荷重に対する変位、地圧を計測することによって、建物構築過程の各段階における実地盤の挙動を予測することが可能になる。
【特許文献１】特開２００４−９３４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、従来、遠心模型実験で沈下実験を行う場合には、図７及び図８に示すように、ロードセル４ａと載荷板４ｂを備えた静的載荷装置４を用いて模型地盤Ｇに荷重を載荷するようにしている。そして、このようなロードセル４ａと載荷板４ｂを備えた静的載荷装置４を用いた場合には、載荷板４ｂが剛体であるため、変位制御荷重（すなわち、載荷面Ｇ１全体の鉛直変位が一定となる剛体荷重）しか載荷できない。このため、実際の建物構築過程では、建物の荷重分布が一定となり、実地盤の鉛直方向の変位が荷重と地中応力に応じて分布する場合が多いのに対し、変位分布が生じた載荷面Ｇ１に等分布荷重を載荷することができないため、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現できないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現することが可能な遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００８】
本発明の遠心模型実験の静的載荷方法は、遠心模型実験の静的載荷方法であって、静的載荷装置が筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えて構成され、前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、例えば粉粒体や液体などの流動性を有する載荷体を用いて模型地盤の載荷面に荷重を載荷するようにしたことで、載荷体が載荷面の変位に応じて流動（載荷面の変位に従動）するため、常時、実地盤上に構築する建物（構造物）の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００１０】
また、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法において、前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着し、前記膜体を介して前記載荷体の量に応じた荷重を前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしてもよい。
【００１１】
この発明においては、載荷用タンクに供給した載荷体を膜体によって載荷用タンク内に貯留することが可能になる。そして、この膜体が載荷面の変位に応じて載荷面に常時密着するように変形し、膜体の変形とともに載荷体が流動するため、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００１２】
さらに、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、複数の変位計を設け、該複数の変位計によって前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測することが望ましい。
【００１３】
この発明においては、載荷面の複数箇所の変位を計測することで、この載荷面の変位分布を捉えることができ、載荷時の実地盤の地表面（載荷面）の沈下分布を精度よく予測することが可能になる。
【００１４】
また、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することがより望ましい。
【００１５】
この発明においては、例えば建物の基礎などの実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することで、より実際に近い変位分布を捉えることができ、より高精度で実地盤の沈下分布を予測することが可能になる。
【００１６】
さらに、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、前記載荷体に液体を用いることが望ましい。
【００１７】
この発明においては、載荷体として例えば水や重液などの液体を用いることによって、載荷体が載荷面の変位に応じて確実に流動して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を確実に載荷面に載荷することが可能になる。
【００１８】
また、本発明の遠心模型実験の静的載荷方法においては、前記液体に重液を用いることがより望ましい。
【００１９】
この発明においては、液体（載荷体）に重液を用いることによって、例えば水を用いる場合と比較し、少量の重液を載荷用タンクに供給して所望の荷重を載荷することが可能になり、効率的に沈下実験を行うことが可能になる。
【００２０】
本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置は、遠心模型実験に用いる静的載荷装置であって、筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えており、前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
この発明においては、例えば粉粒体や液体などの流動性を有する載荷体を用いて模型地盤の載荷面に荷重を載荷することができ、載荷体が載荷面の変位に応じて流動（載荷面の変位に従動）するため、常時、実地盤上に構築する建物（構造物）の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００２２】
また、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着するように構成されていてもよい。
【００２３】
この発明においては、載荷用タンクに供給した載荷体を膜体によって載荷用タンク内に貯留することが可能になる。そして、この膜体が載荷面の変位に応じて載荷面に常時密着するように変形し、膜体の変形とともに載荷体が流動するため、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。
【００２４】
さらに、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測する複数の変位計が設けられていることが望ましい。
【００２５】
この発明においては、載荷面の複数箇所の変位を計測することで、この載荷面の変位分布を捉えることができ、載荷時の実地盤の地表面（載荷面）の沈下分布を精度よく予測することが可能になる。
【００２６】
また、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板が設置されていることがより望ましい。
【００２７】
この発明においては、例えば建物の基礎などの実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することで、より実際に近い変位分布を捉えることができ、より高精度で実地盤の沈下分布を予測することが可能になる。
【００２８】
さらに、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記載荷体が液体であることが望ましい。
【００２９】
この発明においては、載荷体として例えば水や重液などの液体を用いることによって、載荷体が載荷面の変位に応じて確実に流動して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を確実に載荷面に載荷することが可能になる。
【００３０】
また、本発明の遠心模型実験に用いる静的載荷装置においては、前記液体が重液であることがより望ましい。
【００３１】
この発明においては、液体（載荷体）に重液を用いることによって、例えば水を用いる場合と比較し、少量の重液を載荷用タンクに供給して所望の荷重を載荷することが可能になり、効率的に沈下実験を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置によれば、例えば粉粒体や液体などの流動性を有する載荷体を用いて模型地盤の載荷面に荷重を載荷するようにしたことで、この載荷体が載荷面の変位に応じて流動するため、常時、実地盤上に構築する建物（構造物）の荷重に応じた等分布荷重を載荷面に載荷することが可能になる。これにより、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置について説明する。本実施形態は、遠心力を利用して模型地盤の応力レベルを、実地盤を模擬した状態にし、静的載荷装置で模型地盤に荷重を載荷するとともに模型地盤の鉛直方向の変位を計測して、実地盤の挙動を予測する遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置に関するものである。
【００３４】
はじめに、本実施形態において、遠心模型実験装置は、周知のアーム可動型遠心載荷実験装置であり、回転軸を鉛直方向に配して設けられた回転軸と、この回転軸の上部に固設されるとともに水平方向に延出し、回転軸中心に対称に配設された回転アームと、回転アームの先端側に、この回転アームの延設方向に向けた垂直方向に回動自在に懸吊されたプラットホームとを備えて構成されている。
【００３５】
この遠心模型実験装置においては、模型地盤Ｇを充填した試料容器１がプラットホームに搭載される。そして、回転軸を回転させ、この回転軸の軸線回りに回転アームを回動させると、試料容器１を搭載したプラットホームが遠心加速度の増加に伴って振り上がり、試料容器１内の模型地盤Ｇに遠心力が作用する。これにより、所定の遠心加速度に達するとともに模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬した状態になる。そして、模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬して再現された段階で、模型地盤Ｇに荷重を載荷し変位を計測することによって実地盤の沈下挙動を予測することが可能になる。
【００３６】
ここで、模型地盤Ｇに荷重を載荷するための本実施形態の静的載荷装置１０は、図１及び図２に示すように、試料容器１と一体に設けられたフレーム１１と、試料容器１よりも上方に位置するフレーム１１の上部に取り付けて支持された液体補給用タンク１２と、載荷用タンク１３と、電磁バルブ１４ａを介して液体補給用タンク１２と載荷用タンク１３に繋げられた液体供給管１４と、変位計１５、１６、１７とを備えて構成されている。
【００３７】
液体補給用タンク１２は、試料容器１に充填した模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷するための液体（流動性を有する載荷体）Ｗを貯留するタンクであり、この載荷用の液体Ｗとして例えば水、あるいはＳＰＴ(ポリタングステン酸ナトリウム)、液体水銀などの重液が貯留されている。
【００３８】
載荷用タンク１３は、図１及び図２に示すように、例えば方形の筒状に形成されており、その上端側をフレーム１１に繋げて支持され、下端側の開口部１３ａを模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１（地表面）上に配して設置されている。また、図３に示すように、載荷用タンク１３には、液体供給管１４の電磁バルブ１４ａを開いて液体補給用タンク１２から供給された液体Ｗを載荷用タンク１３内で貯留するための袋状で柔軟性を有する膜体２０が設けられている。この膜体２０は、載荷用タンク１３の上端側で開口し、底部２０ａが載荷用タンク１３の下端の開口部１３ａ側に配されて、載荷用タンク１３内に緩挿した状態で設置されている。さらに、膜体２０は、液体補給用タンク１２から供給して貯留された液体Ｗと模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１の間に底部１３ａが載荷用タンク１３の開口部１３ａを通じて介装され、遠心力が作用した状態で、常時、この膜体２０の底部２０ａが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に密着するように設けられている。
【００３９】
変位計１５、１６、１７は、接触式変位計であり、図１から図３に示すように、変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａと、この変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａに伸縮自在に繋がるロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂと、ロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの先端部が当接するターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃとを備えて構成されている。そして、変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａをフレーム１１の上部に取り付けて支持され、ロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂが膜体２０（載荷用タンク１３）の内部に配され、このロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの先端部が当接するターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを膜体２０の底部２０ａの内側に取り付けて設置されている。また、本実施形態においては、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１の中央とこの中央を挟んで左右両側の変位をそれぞれ計測するように、３つの変位計１５、１６、１７が設置されている。このように設置した各変位計１５、１６、１７は、ターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃが、遠心力が作用した状態で、載荷面Ｇ１に密着する膜体２０の底部２０ａに取り付けられているため、このターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１とともに変位することになり、膜体２０を介して模型地盤Ｇ（載荷面Ｇ１）の変位を計測することができる。
【００４０】
ついで、上記構成からなる静的載荷装置１０によって模型地盤Ｇに荷重を載荷し、遠心模型実験で沈下実験を行う方法について説明するとともに、本実施形態の遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置１０の作用及び効果について説明する。
【００４１】
遠心模型実験で沈下実験を行う際には、はじめに、遠心模型実験装置のプラットホームに模型地盤Ｇを充填した試料容器１及びフレーム１１を搭載する。ついで、膜体２０を設けた載荷用タンク１３を、フレーム１１に取り付けて支持させ、その下端側の開口部１３ａを模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１上に配して設置する。また、膜体２０の底部２０ａにターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃを設置するとともに、変位計本体１５ａ、１６ａ、１７ａをフレーム１１の上部に取り付けるとともにロッド１５ｂ、１６ｂ、１７ｂの先端部をターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃに当接させて、各変位計１５、１６、１７を設置する。さらに、液体補給用タンク１２に載荷用の液体Ｗを入れて貯留する。
【００４２】
そして、このように静的載荷装置１０を設置した段階で、遠心模型実験装置の回転軸を回転させ、回転アームを回転させる。これにより、模型地盤Ｇを充填した試料容器１及び静的載荷装置１０を搭載したプラットホームが遠心加速度の増加に伴って振り上がり、所定の遠心加速度に達するとともに、試料容器１内の模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬した状態になる。
【００４３】
模型地盤Ｇの応力レベルが実地盤を模擬して再現された段階で、電磁バルブ１４ａを開き、液体供給管１４を通じて液体補給用タンク１２から膜体２０（載荷用タンク１３）の内部に所定量の液体Ｗを落下させる。このように液体Ｗを載荷用タンク１３内に供給すると、遠心力が加えられた液体Ｗによって、膜体２０の底部２０ａが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に密着するとともに、液体Ｗの量に応じた所定の荷重が模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷される。また、この荷重に応じて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に変位が生じた場合には、柔軟性を有する膜体２０の底部２０ａが模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に密着した状態を維持するように載荷面Ｇ１とともに変位（変形）し、さらに流動性を有する液体Ｗが載荷面Ｇ１の変位に応じて流動（従動）する。このため、載荷面Ｇ１内で変位分布が生じた場合においても、液体Ｗによって、常時、例えば実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重が載荷面Ｇ１に載荷されることになる。
【００４４】
また、膜体２０の底部２０ａが載荷面Ｇ１に密着して載荷面Ｇ１とともに変位することで、この膜体２０の底部２０ａに取り付けたターゲット板１５ｃ、１６ｃ、１７ｃが載荷面Ｇ１の変位に従動して変位する。これにより、変位計１５、１６、１７によって載荷面Ｇ１の変位量（模型地盤Ｇの変位量（沈下量））が計測される。さらに、電磁バルブ１４ａを開閉し、段階的に載荷用タンク１３内に液体Ｗを供給することにより、実際の建物構築過程で順次増加する荷重に応じて段階的に荷重を増加させてゆき、各段階の荷重に対する変位（沈下量）を計測する。そして、このとき、載荷面Ｇ１の変位に応じて流動する液体Ｗによって、常時載荷面Ｇ１に建物の荷重に応じた等分布荷重が載荷されるため、中央と左右両側に設けた変位計１５、１６、１７でそれぞれ計測した結果は、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現したものになる。
【００４５】
ここで、図５は、図４に示すように液体Ｗの量を段階的に増加させて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷する荷重を段階的に増加させた場合における載荷面Ｇ１の中央、左右両側の変位の計測結果を示している。この試験結果から、段階的に荷重を載荷するとともに沈下が生じる状況を再現でき、且つ載荷面Ｇ１内での変位分布を捉えて、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現できることが確認された。
【００４６】
したがって、本実施形態の遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置１０においては、液体Ｗ（流動性を有する載荷体）を用いて模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に荷重を載荷することにより、この液体Ｗが載荷面Ｇ１の変位に応じて流動（載荷面Ｇ１の変位に従動）して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面Ｇ１に載荷することが可能になる。これにより、鉛直変位が荷重と地中応力に応じて分布する実地盤の沈下現象を忠実に再現することが可能になる。
【００４７】
また、載荷用タンク１３に膜体２０を設けることによって、載荷用タンク１３に供給した液体Ｗをこの膜体２０によって載荷用タンク１３内に貯留することが可能になる。そして、膜体２０が載荷面Ｇ１の変位に応じてこの載荷面Ｇ１に常時密着するように変形し、膜体２０の変形とともに液体Ｗが流動するため、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を載荷面Ｇ１に載荷することが可能になる。
【００４８】
さらに、複数の変位計１５、１６、１７を設けて、載荷面Ｇ１の複数箇所の変位を計測することで、この載荷面Ｇ１の変位分布を捉えることができ、載荷時の実地盤の地表面（載荷面Ｇ１）の沈下分布を精度よく予測することが可能になる。
【００４９】
また、載荷体として例えば水や重液などの液体Ｗを用いることによって、載荷体（液体Ｗ）が載荷面Ｇ１の変位に応じて確実に流動して、常時、実地盤上に構築する建物の荷重に応じた等分布荷重を確実に載荷面Ｇ１に載荷することが可能になる。さらに、このとき、液体Ｗに重液を用いることによって、例えば水を用いる場合と比較し、少量の重液を載荷用タンク１３に供給して所望の荷重を載荷することが可能になり、効率的に沈下実験を行うことが可能になるとともに、液体補給用タンク１２や載荷用タンク１３を小さく形成することも可能になる。また、重液としてＳＰＴを用いた場合には、無害であるため、例えば液体水銀などを用いる場合よりもその取扱いを容易にすることが可能である。
【００５０】
以上、本発明に係る遠心模型実験の静的載荷方法及び遠心模型実験に用いる静的載荷装置の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、載荷体が液体Ｗであるものとして説明を行ったが、本発明に係る載荷体は、流動性を有していればよく、例えば金属の粉粒体を用いてもよい。また、このような粉粒体を載荷体として用いる場合には、載荷用タンク１３内に供給して貯留するとともに、載荷用タンク１３の開口部１３ａを通じて直接模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に接触させて、載荷面Ｇ１に荷重を載荷することが可能である。このため、必ずしも膜体２０を載荷用タンク１３に設けることに限定しなくてもよい。
【００５１】
また、本実施形態では、載荷用タンク１３がその上端側をフレーム１１に取り付けて支持されているものとしたが、載荷用タンク１３を、フレーム１１で支持することなく、模型地盤Ｇ上に載置して設けてもよい。
【００５２】
さらに、本実施形態では、遠心模型実験装置がアーム可動型遠心載荷実験装置であるものとして説明を行ったが、本発明は、ドラム型遠心載荷実験装置を用いて沈下実験を行う際にも適用可能である。
【００５３】
また、本実施形態では、変位計１５、１６、１７が接触式変位計であるものとしたが、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１の変位を計測することができれば、特に接触式変位計に限定する必要はない。
【００５４】
さらに、例えば図６に示すように、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１と液体Ｗ（載荷体）の間に、実地盤上に構築される例えば建物の基礎スラブなどの実構造物の剛性を模した模擬板２１を設置するようにしてもよい。この場合には、模擬板２１によって建物の基礎スラブなどの変形の影響を反映させて、模型地盤Ｇの載荷面Ｇ１に載荷体による荷重を載荷することができる。このため、より実際に近い変位分布を捉えることができ、より高精度で実地盤の沈下分布を予測することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置を示す図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置の載荷用タンク（膜体）を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置を用いて行った試験における荷重履歴を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置を用いて行った試験結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る静的載荷装置の変形例を示す図である。
【図７】従来の静的載荷装置を示す図である。
【図８】従来の静的載荷装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５６】
１ 試験容器
１０ 静的載荷装置
１１ フレーム
１２ 液体補給用タンク
１３ 載荷用タンク
１３ａ 開口部
１４ 液体供給管
１４ａ 電磁バルブ
１５ 変位計（中央）
１６ 変位計（左側）
１７ 変位計（右側）
２０ 膜体
２０ａ 底部
Ｇ 模型地盤
Ｇ１ 載荷面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心模型実験の静的載荷方法であって、
静的載荷装置が筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えて構成され、
前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしたことを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項２】
請求項１記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、
前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着し、前記膜体を介して前記載荷体の量に応じた荷重を前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしたことを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
複数の変位計を設け、該複数の変位計によって前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測することを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記載荷体に液体を用いることを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項６】
請求項５記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記液体に重液を用いることを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項７】
遠心模型実験に用いる静的載荷装置であって、
筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えており、
前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するように構成されていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項８】
請求項７記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、
前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着するように構成されていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測する複数の変位計が設けられていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかに記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板が設置されていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれかに記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記載荷体が液体であることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記液体が重液であることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項１】
遠心模型実験の静的載荷方法であって、
静的載荷装置が筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えて構成され、
前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしたことを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項２】
請求項１記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、
前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着し、前記膜体を介して前記載荷体の量に応じた荷重を前記模型地盤の載荷面に載荷するようにしたことを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
複数の変位計を設け、該複数の変位計によって前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測することを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板を設置することを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記載荷体に液体を用いることを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項６】
請求項５記載の遠心模型実験の静的載荷方法において、
前記液体に重液を用いることを特徴とする遠心模型実験の静的載荷方法。
【請求項７】
遠心模型実験に用いる静的載荷装置であって、
筒状の載荷用タンクと、流動性を有し、模型地盤の載荷面に荷重を載荷するための載荷体とを備えており、
前記模型地盤の載荷面上に開口部を配して設けた前記載荷用タンク内に前記載荷体を供給するとともに、前記載荷用タンク内の前記載荷体の量に応じた荷重を、前記載荷用タンクの開口部を通じて前記模型地盤の載荷面に載荷するように構成されていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項８】
請求項７記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記載荷用タンクには、供給した前記載荷体を前記載荷用タンク内に貯留するための膜体が設けられており、
前記遠心力が作用した状態で、前記載荷用タンク内の前記載荷体と前記模型地盤の載荷面との間に介装された前記膜体が前記模型地盤の載荷面に密着するように構成されていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記模型地盤の載荷面の複数箇所の変位を計測する複数の変位計が設けられていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかに記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記模型地盤の載荷面と前記載荷体の間に、前記実地盤上に構築される実構造物の剛性を模した模擬板が設置されていることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれかに記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記載荷体が液体であることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【請求項１２】
請求項１１記載の遠心模型実験に用いる静的載荷装置において、
前記液体が重液であることを特徴とする遠心模型実験に用いる静的載荷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−６６１４８（Ｐ２０１０−６６１４８Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３３２４９（Ｐ２００８−２３３２４９）
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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