地盘工学演习试験.DOCVIP

地盤工学演習試験 1. 地盤材料の締固めに関する以下の問い全に答えなさい。ただし、土粒子の比重、間隙比、含水比、飽和度、水の単位体積重量をそれぞれGs、e、w、Sr、γw で表すとする。解答に必要なパラメータがあれば各自定義して用いなさい。（25 点満点） (1) 湿潤単位体積重量γt = 1.56 tf/m3 で含水比w = 20% の状態の土取り場から10000m3 の土を採取する。その場合の土の総乾燥重量はいくらか求めなさい。ここで、γw = 1.0 tf/m3 とする。 (2) 上記の採取した土を全て用いて締め固めをした土構造物を建設する。最適含水比wopt=40%の状態にするにはどれだけの水を加減すればよいか答えなさい。 (3) 一つの土についてw を変えて締固め試験を行い、得られた乾燥単位体積重量γd との関係を示す締固め曲線（γd ～w ）は、砂と粘土ではどのような違いがあるのか図を用いて示しなさい。 (4) 締固めにより全ての空気が追い出されSr =100%となった極限的締固め状態での乾燥単位体積重量γdsat をGs、w、γw を用いて表しなさい。また、一つの土について、締固めエネルギーがことなる場合、締固め曲線はどのように変化するか、図を用いて示しなさい。図中にはゼロ空隙曲線も示すこと。 2. 右の図１のような透水係数が異なる2 つの層からなる土の1 次元のflow がある(A は断面積、kは透水係数)。この透水に関する以下の問いに答えよ。なお、A=16cm2、Soil1の透水係数k1=1×10-4cm/sec、Soil2 の透水係数k2=4×10-4cm/sec とする。（25 点満点） (i) 流量Q および流速の分布を求めよ。 (ii) 位置(縦軸)～位置head、圧力head、全head(横軸)関係のグラフを書け。 (iii) Soil1 の飽和単位体積重量がγsat1=1.6gf/cm3 、Soil2 の飽和単位体積重量がγsat2 = 1.8gf / cm3 である場合、この土はパイピングするかしないか答えよ。する場合はどこでパイピングが起こるのか説明せよ。 3.図２のように飽和地盤の掘削を行った。12m の掘削によって、生じる透水に関して以下の問いに答えよ。（25 点満点） (i) この地盤のフローネットを描き、1 時間あたりの透水量Q を求めよ。ただし、地盤の透水係数k は1.5×10-1m/day とする。 (ii) 図中の(A)地表面で矢板のすぐ左の点、(B)矢板の下で地表面から20m の点、(C)矢板の先端の右の点、 (D)地表面で矢板のすぐ右の点、の4 つの点での全水頭、圧力水頭、位置水頭を答えなさい。なお、基準線は地表面とする。 (iii) 地盤の飽和単位体積重量 γsat=1.6tf/m3 であるとき、この掘削でパイピングが起こるかどうか答えよ。 4. 図３のような地盤がある。この地盤に井戸を掘り下部の砂層から水をくみ上げた結果、下部砂層の水位が10 m 低下した。粘土層の圧密について以下の問いに答えよ。なお、粘土層は過圧密で、Gs = 2.60、 e = 1.0、Cc = 0.8、Cs = 0.1、pc = 10 tf/m2、Cv = 4.0 m2 / year とし、砂層はGs = 2.65、e = 0.65とする。また、砂層の沈下は無視できるほど小さい。水の単位体積重量はγw = 1.0 tf/m3 である。（25 点満点） (i) 水をくみ上げる前（初期）の全応力、有効応力、水圧分布を示せ。（5 点） (ii) 水をくみ上げた直後の全応力、有効応力、水圧分布を示せ。また、水位が下がったまま長期間維持された場合の最終的な全応力、有効応力、水圧分布を図示せよ。（8 点） (iii) この粘土層の最終沈下量Sf を計算せよ。また、95 %圧密(時間係数Tv95 = 1.129)にいたるまでに要する時間t95 を計算せよ。（8 点） ※ 必要ならばlog 2 = 0.30、log 3 = 0.48、log 7 = 0.85、log 11 = 1.04、log 13 = 1.11 を用いよ。 (iv) 井戸水のくみ上げをやめることによって水位が回復し、長時間経過した。このとき粘土層はどのように変位するか示せ。（4 点） 12m 6m 20m A C B D 基準線 不透水層