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

1990 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 / 流動要素法 / 粒状体力学 / 亀裂性岩盤 / 間隙水 / フラクタル

Research Abstract

前年度において,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を導入している.本年度においては,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た.しかしながら,弾塑性型DEMでは,塑性定数の決定に依存し過ぎる傾向があることが明らかとなった.そこで,円形要素の規則配列を基本にして,適当な要素の剛性を逓減することによって自由な空隙の創成と崩れ易い骨格構造のモデル化への発展を目指した.その結果,圧密におけるeーlogP曲線と繰返し荷重下の間隙水圧の上昇過程を再現し,飽和砂質地盤の解析法としての有効性を示した.
一方,亀裂性岩盤へのDEMの適用に対しては,前年度の割れ目粗さのフラクタル次元解析による評価および不連続性岩盤斜面の崩壊形状の静的・動的な面からの検討に引き続いて,本年度は実際に生じた岩盤斜面崩壊に適用を試みた.そして,現場条件の変化にともない数種の崩壊パタ-ンが存在しうること,特に岩盤斜面特有のトップリング崩壊が生じた可能性が高いことが示された.このことは,DEMが岩盤斜面の崩壊様式と原因の推定に大きな役割を果たすことを示すものであり,斜面安定性評価法としての実用性を裏付けるものであろう.
以上のような,DEMの基本的拡張と一般的な岩盤及び土質工学問題への粒状体的手法の適用と考察という本研究の主たる目的を達成したのち,DEMの基本原理を活かしながら,要素間の連続性を保持したまま,全体としての大変形から流動までを解析できる新たな手法"流動要素法"の定式化を示した.

Research Products

• [Publications] 西村 強・木山 英郎・藤村 尚: "間隙水連成型DEMの拡張と適用性" 岩の力学国内シンポジウム講演論文集. 8. 411-416 (1990)
• [Publications] 西村 強・池添 保雄・藤村 尚・木山 英郎: "DEMによる岩盤斜面崩壊の一考察" 鳥取大学工学部研究報告. 21. 187-193 (1990)
• [Publications] 木山 英郎・藤村 尚・西村 強: "軟岩や土質地盤の大変形解析のための流動要素法(FLEM)の開発" 岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集. 23. 332-336 (1991)