粘性土におけるダイレタンシーの局所化と供試体の破壊

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650483
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 飯塚 敦 神戸大学, 工学部, 助教授 (40184361)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 藤原 照幸 (財)大阪土質試験所, 所員 ; 軽部 大蔵 神戸大学, 自然科学研究科, 教授 (70031078)
• Keywords: せん断帯 / 土 / 水連成場 / 進行性破壊 / スケール効果 / 飽和粘性土 / 有限変形理論

Research Abstract

せん断帯の生成やひずみの局所化に注目して、地盤材料の進行性破壊や支持力発現のスケール効果に対する合理的な説明を試みている。地盤材料は少なくとも土と間げき水との混合体であって、両者の力学的相互生の考慮が重要である。このような相互作用を考慮した土/水連成有限変形増分理論を組み立て、飽和粘土供試体と対象に、有限要素法によるせん断シミュレーションを行ってみたところ、供試体の破壊は「はじめほとんど均質→ひずみが局所化→局所的体積膨張→吸水軟化→供試体の強度低下」というプロセスと全ていたることが明らかとなった。ここで局所的体積膨張は「ダイレタンシーの局所化」と呼べるものであり、間げき水のマイグレーションを引き起こし、供試体内の局所的変形分布と顕在化させることがわかった。間げき水のマイグレーションはもとから時間依存性を有するから、結局、このような局所変形の顕在化→せん断帯の生成が、実は供試体の進行性破壊の元区である。さらに、局所変形分布は、本質的にパターンを形成するから、供試体とそのパターン形成の幾何的相対割合によって、供試体の強度発現は影響を受けることになる。これが供試体のスケール効果である。
以上のように、進行性破壊とスケール効果に対して、従来にない筋の通った解釈が可能となってきた。この理解を工学的判断に導き入れると、「壊れない構造物」にたよる盲信から、「安全に壊れる構造物」の設計・施工への糸口が開かれることとなる。

Research Products

• [Publications] Kobayashi,I: "Shear strength mobilization in shear box test under constant volume" International Symposium on slope stability(IS-Shikoku). (掲載予定).
• [Publications] 飯塚 敦: "塑性論的粘塑性論による関口・太田モデルの解釈" 地盤工学研究発表会概要集(第33回). (掲載予定).
• [Publications] 小林一三: "正規粘土供試体せん断時における局所変形の遷移" 土木学会論文集. No.617/III-46. 1-20 (1999)