飽和した超過圧密粘土/密な砂の水〜土連成場での進行性破壊の機構の解明とその応用

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455221
• Research Institution: NAGOYA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 浅岡 顕 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50093175)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): フェルナンド G.S.K 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80283422) ; 野田 利弘 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (80262872) ; 中野 正樹 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00252263)
• Keywords: 加圧密土 / 水〜土連成場 / 進行性破壊 / 有限変形理論 / 室内試験 / 有限要素法 / 塑性不安定 / 吸水軟化

Research Abstract

加圧密粘土や密な砂のせん断変形では、ごく初期の圧縮を除いて、限界状態線の上側で塑性体積膨張を伴いながらも硬化がまず大きく進展するのが最大の特長で、土要素の塑性不安定(軟化)はその後になって現れる。この遅れが結果的に大きな荷重に耐えうることになり同時に土塊全体を極めて緩く、また不安定にしてしまう。破壊が進行的になるのもこのためで、しかも水の移動がそれを加減速する。本年度の研究では密な砂地盤の進行性破壊のメカニズムについて実験と数値解析より調べた。砂地盤に戴荷荷重として水戴荷による浸透力を利用する。数値解析には、構成モデルに下負荷面カムレイモデルを用いた有限変形水〜土連成解析である。また矢板に接する砂の挙動を表現するために、変位速度場に新たに制約条件を設けた。以下に得られた結論を述べる。(1)戴荷速度一定化での砂地盤の浸透破壊試験: 戴荷速度が大きい戴荷の方が、砂地盤にボイリング(破壊)が発生する水位差が大きくなった。戴荷が速ければ、破壊領域が大きくなっている。また、はじめに矢板下流側で隆起が起こり、その後上流側で沈下が起こった。解析結果を見ると、載荷速度が小さいほど、下流側の矢板付近での地表面あたりが吸水軟化、すなわち液状化を起こしていた。(2)急速戴荷後水位一定化における進行性破壊: 本年度作製した実験装置により、水位一定までの戴荷速度をかなり大きくすることができた。実験では、水位一定後約1分間地盤は変形せず、その後進行性破壊が生じ、詳しく観察すると変形速度が増減しながら破壊に至っていた。解析結果から、水位一定後の下流側のいろいろな地盤内の応力経路は、まず地表面がはじめに吸水軟化し、それに引きずられるように地中内の地盤が時間遅れで吸水軟化している。以上より、急速戴荷による不均質な過剰水圧や応力状態によって、時間とともに水の移動が起こり、軟化や硬化領域が発生し、地盤全体として戴荷に耐えられなくなり、進行性破壊が起こると考えられる。

Research Products

• [Publications] 浅岡 顕: "THE PROGRESSIVE FAILURE OF HEAVILY OVERCONSOLIDATED CLAY UNDER CONSTATNT LOAD APPLICATION;AN EXPERIMNENT AND ITS SIMULATION" International symposium on deformation and progressive failure in geomechanics (IS-NAGOYA′97). 1. 69-74 (1997)
• [Publications] 浅岡 顕: "水位一定時の浸透力による砂地盤の進行性破壊の実験と解析" 地盤工学会中部支部第9回地盤工学シンポジウム(地盤工学会). 1. 115-120 (1997)
• [Publications] 浅岡 顕: "密な砂供試体の限界状態に至るまでの非排水せん断挙動と破壊モードの観察" 地盤工学会中部支部第9回地盤工学シンポジウム(地盤工学会). 1. 111-114 (1997)
• [Publications] 浅岡 顕: "浸透力戴荷による密な砂地盤の進行性破壊実験と水〜土連成有限変形解析" 第33回地盤工学研究発表会概要集(地盤工学会). (1998)
• [Publications] 浅岡 顕: "緩い/密な砂地盤の浸透破壊の水〜土連成有限変形解析" 土木学会第52回年次学術講演会講演概要集. 3-A. 414-415 (1997)