'04/6/15

１４．当たり前のことが当たり前に起こっている 目次

50年ほども前のことになるが日活国際会館の潜函工事の沈下機構の研究をしているとき、研究の進め方に思いあぐねて、藤本盛久先生（東京工業大学名誉教授、当時助手）のところへ教えを乞いに行った。その時先生は、Kraftfelder in Elastischen Koerpern(弾性物体内の力の場)というドイツ語の本を貸してくださった。ページをめくるうちに外部から力が作用した時、弾性物体内に発生する主応力やせん断応力の分布が、断面がくびれていたり、孔が開いていたりする場合などさまざまなケースについて示されており、目を瞠る思いであった。

これにヒントを得て、このゲストの部屋11，12で述べた日活国際会館の潜函工事の場合に適用してみた。その概略は12に示しているが、下部の地盤を弾性体と仮定して、力が作用した時二次元半無限弾性体内に発生する応力を求める、ブーシネスクの応力算定式を用いてその挙動を検討してみたのである。

図-１はその時に求めたもので、図に太線で示すような地盤の高低差がある場合の下部地盤内に発生する主応力の大きさと方向を求めたものである。

図に見られるように主応力は地盤面の低い方（掘削工事の場合は根切り底）へ押し出している。これに潜函の外壁より地盤に伝達する摩擦力による応力、支持版および刃型から地盤に伝わる潜函の重量による応力ならびに地盤内部の自重による応力をK_n＝1.0として重ね合わせた主応力の分布が図-２である。これは、潜函工事のときの例を使って地盤内に起こっているであろう応力の状態を類推しようとしているものであるが、この図-２は、通常の根切りの場合に周辺の根切り底部分に荷重をかけた場合に相当する応力状態を示すものと見ることが出来る。

図-２に見るように図-１の主応力を刃型の下部では外側に押し返しているが、よく見ると押し返しの状態は深くなるにつれてその効果が小さくなっている。もっと深くなれば、影響はなくなり図-１の主応力の状態が戻ってしまうことになる。

地表面に荷重を加える、または根切りを行う(地表面にマイナスの荷重を加える)などのような措置を行った場合、それに伴って着実に地盤内には応力の歪みが発生する。・・・・・そんなことは当たり前ではないかと、言うであろう。そのとおり、自然界ではすべてのアクションに対して必ず対応するリアクションが発生しているのである。しかしこのことは案外に軽視されていると思う

ここで問題は、幾つかの外力に応答して発生する合成応力の分布がどのような現象として現われるかである。これは応力を発生している物体（この場合はそこの地盤）の材料学的性質との相対関係で決まってくる。物体の示す性状は物体の強度（抵抗力）に対し応力が小さい場合は弾性的性状を示し、段々と応力が大きくなるにつれて弾塑性そして塑性へと示す性状が変わってゆく。これは、地盤の変形で言えばさして悪影響を及ぼさない変形でとどまる状態から、だんだん変形が大きくなり、そして時間と共に変形が増大する状態(クリープが発生する)になり、そしてクリープが時間の経過によって収束していたものが、だんだん収束しなくなり、ついに崩壊の現象を発生させると言う事になる。（地盤の変形の問題には、地盤を構成する土の構造から来る圧密変形の問題もからむが、ここでは時間軸の短い状態での現象を対象に考えることにしたい。）

技術者にとって問題となるのは、有害な地盤の変形や、地盤の崩壊であるが、これらは、地盤内の応力と耐力の対比がだんだんに極限に近づくことによって発生するのであり、これをより普遍的に予測しうる指標を持ち得るならば、これに越したことはない。小生はもっともっと通常に活用すべきと考えてきた指標がまだあまり使われていないのを残念に思っているものである。つぎの稿でこのことを述べてみたい。

図-１

図-２