STUDY ON STIFFNESS EVALUATION OF SUBGRADE AND SUBBASE USING HANDY-FWD DEVICE Nagaoka University of Technology Graduate Student, Yoshio TATSUMI Associate Professor, Osamu TAKAHASHI Professor, Teruhiko MARUYAMA
はじめに 道路舗装における路床･路盤の支持力評価方法として平板載荷試験、現場CBR試験が行われている。 反力となる大掛りな機材が必要 欠点 測定および準備に時間がかかる 欠点 簡便かつ迅速で、十分な精度を有する試験方法 小型FWD開発
小型FWD 重錘 衝撃緩和用ゴムバッファ 載荷板
小型FWDの問題点 測定結果に影響 重錘落下高さ ゴムバッファ 明確化されていない データ処理方法 解析手法
本研究の目的1 重錘落下高さ ゴムバッファ 依存しない値を提案 地盤の強度評価法の提案
本研究の目的2 小型FWDの荷重と変位の時系列データを使用 路床のシミュレーション
試験箇所1 A B C 620 630 630 620 2500 マサ土 M-40 単位：(mm) 200
試験箇所2 緩衝マット 200 2500 900 450 A B 50 140 砂質土 マサ土
試験条件1 重錘の質量 5kg ゴムバッファ 硬度65 ，60° 載荷板直径 100mm，200ｍｍ 落下高さ 100～350mm
試験条件2（緩衝マット有り） 重錘の質量 5kg ゴムバッファ 硬度65 載荷板直径 200mm，300ｍｍ 落下高さ 100～250mm
ゴムバッファの硬度と時間積の関係 65 150 14.5 0.5 60 14.4 300 20.0 0.7 20.3 450 24.7 0.8 ゴムバッファ 落下高さ 荷重時間積 変位時間積 硬度 （mm） （N･s） （μm･s） 24.8 0.8
時間積比と落下高さの関係 荷重時間積/変位時間積 落下高さ 硬度65° 硬度60° （mm） （N/μm） 150 29 300 450 31
試験結果 R2=0.82
路床のシミュレーション D E M
個別要素法 1971年：カンドールにより提案 不連続体 ⇒ 衝撃問題等に使用
2500 A B C 620 630 630 620 マサ土 単位：(mm) 200
路床の解析モデル（DEM) 粒子の直径：10mm 粒子の合計：5000 荷重 2500 200 単位：（mm）
荷重
Voigtモデル a)法線方向 b)接線方向
解析に使用した物性値 重力加速度 (m/s2) 時間 (s) 5.0×10-7 密度 (kg/m3) 1,400 摩擦係数 0.6
荷重のSin波形
路床のシミュレーション結果
解析により推定した路床の物性値 落下高さ (mm) 100 150 200 250 2.5×106 2.6×106 2.7×106 法線方向のバネ定数 (N/m) 2.5×106 2.6×106 2.7×106 法線方向のダッシュポット(N･s/m) 4.0×102 接線方向のバネ定数(N/m) 8.0×106 接線方向のダッシュポット (N･s/m) 8.0×104
路床の解析モデルの検討 DEMにより作成した路床、路盤の解析モデル 適切か否かの検討
路床および路盤表面に静的荷重を入力 荷重と変位のグラフを作成 比較 平板載荷試験の荷重と変位
路床の物性値 重力加速度 (m/s2) 時間間隔 (s) 5.0×10-7 路床の密度(kg/m3) 1,400 摩擦係数 0.6 時間間隔 (s) 5.0×10-7 路床の密度(kg/m3) 1,400 摩擦係数 0.6 法線方向のバネ定数 (N/m) 2.5×106 法線方向のダッシュポット (N･s/m) 2.0×102 接線方向のバネ定数 (N/m) 8.0×106 接線方向のダッシュポット (N･s/m) 8.0×104
静的荷重の入力例 静的荷重：任意の値 （今回は6，9,12,15kNを使用）
荷重と変位の関係（路床）
まとめ ・小型FWDの荷重と変位の時系列データから新たな強度評価法を提案した ・DEM解析を用いることによりかなり実際に近い解析ができた。