新しい離散剛要素法(DEM)を用いた地盤・岩盤の粒状体的挙動の解明

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550389
• Research Institution: Tottori University
• Principal Investigator: 木山 英郎 鳥取大学, 工学部, 教授 (30026067)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 強 鳥取大学, 工学部, 助手 (90189308) ; 清水 正喜 鳥取大学, 工学部, 助教授 (00115859) ; 藤村 尚 鳥取大学, 工学部, 助教授 (30032030)
• Keywords: DEM / 個別要素法 / 粒状体力学 / 亀裂性岩盤 / 間隙水 / フラクタル

Research Abstract

亀裂性岩盤や砂質地盤において、トンネル内空変位や地表沈下、あるいは斜面崩壊や地すべりの問題などを考えるとき、重力場における粒状体の流動現象としての考察が有効である。その際、それらの現象には種々の破断面の形成と回復あるいは大変形など応力や変位のジャンプを含むため、従来の塑性解析や有限要素法のような連続体的手法からの拡張では不十分であり、独立粒子(あるいはブロック)の集合体としての粒子の自由な離散化と回転運動を許すところの離散剛要素法(個別要素法、以下DEMと略す)にして初めて可能であると考えられる。
本研究では、従来の粘弾性型DEMにかえて、要素間の接触による塑性エネルギ-消失と残留変形を定式化した弾塑性型DEMを開発し、さらに、固体要素間の接触力伝達を基本とするDEMに、要素間空隙を満たす間隙水の流動と水圧作用を取り込んだ連成型DEMを導入した。これを用いて地盤の圧密現象や液状化現象の機構の研究を進めている。
一方、亀裂性岩盤にDEMを適用する際に重要となる割れ目粗さの評価法として、フラクタル次元解析の導入を検討している。その基礎として、今年度はフラクタル次元解析による粒状体のせん断特性の評価法について成果を取りまとめた。
また,DEMの要素定数の検討と実岩盤への適用性に関連して、現在最も注目されている岩盤斜面の動的安定性の問題を採り挙げて、DEMの適用性を検討した。

Research Products

• [Publications] 藤村尚,西村強,木山英郎: "フラクタル次元解析による粒状体のせん断特性の評価" 鳥取大学工学部研究報告. 20. 119-126 (1989)
• [Publications] 木山英郎,西村強,藤村尚: "DEM解析による岩盤斜面の動的安定性の検討" 岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集. 22. 371-375 (1990)