原位置岩盤三軸試験方法の開発

横浜国立大学　大学院　工学研究院　土木工学教室　教授　谷　　和夫

本業績は，原位置岩盤三軸試験方法について，試験方法の考案，試験装置の開発，現場における実証試験などを通じて，岩盤の変形特性と強度特性を正確に調べる技術として実用化した研究・開発である。

従来，岩盤の力学特性については，変形特性を平板載荷試験やプレッシャーメータ試験により，また強度特性を岩盤せん断試験により調べていた。しかし，試験地盤の乱れ，進行性破壊や引張り破壊の影響，応力とひずみを直接には測定していないことなど，様々な問題があった。

提案された原位置岩盤三軸試験は，岩盤の露頭にロータリー・ドリリングにより掘削した大寸法の試験体に対して室内三軸試験と同様の載荷・計測を行うものであり，これらの諸問題をすべて解決する画期的な技術である。当該技術の開発を通じて，試験体の作製・載荷・変位の計測などに様々な改良が継続的に加えられた。その結果，現在では，最も一般的な三軸圧縮試験だけでなく，三軸引張り試験，さらには繰返し載荷試験も実用化された。このプロジェクトの最大の成果は，様々な三軸応力状態の下における岩盤の変形特性および強度特性が，世界で初めて正確に計測できるようになったことである。

【汎用性と技術的高度性】

三軸試験は，地盤材料の変形特性および強度特性を，拘束圧の下で微小ひずみ領域から破壊を超えた大ひずみ領域まで連続的に計測することができる最も一般的かつ汎用的な試験方法である。当該技術は岩盤の露頭に作製した大寸法の試験体に対して三軸試験を適用することにより，岩盤の平均的な応力〜ひずみ関係を，乱れの影響や寸法効果の影響を受けずに正確に計測することを世界で初めて可能にした。

【将来への発展性・応用性】

当該技術の適用は，現段階では，露頭表面から深度2メートルに限定されている。今後，ボーリング孔の底部で実施することが可能になれば，大深度の岩盤や海底地盤などの調査も可能となる。

【社会への貢献度】

岩盤の力学特性の評価においては，岩石や土質材料と異なり，その不均質性や不連続性を考慮する必要がある。そのため，寸法効果など，調査やモデル化の面において手学的に対処が難しい問題が多い。当該技術の開発は，不均質あるいは不連続な岩盤の正確な力学挙動の計測を可能にすることで，このような岩盤に特有な工学的問題の解決に資すると期待される。きらに，その結果として，岩盤構造物の合理的な設計が可能になり，社会に貢献することが大きい。