流体力学的アプローチに基づいた軟弱粘性土地盤の破壊・大変形解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650503
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 八嶋 厚 岐阜大学, 工学部, 教授 (90144394)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沢田 和秀 岐阜大学, 工学部, 助手 (30273121) ; 張 鋒 岐阜大学, 工学部, 助教授 (70303691)
• Keywords: 流体力学 / N-S方程式 / Bingham流体 / CIP / 液状化 / 側方流動 / 相似則

Research Abstract

軟弱地盤にさまざまな外力が作用した場合の挙動を、初期状態から大変形・破壊まで連続的に解くための手法の開発を目指した。本研究では,固体力学とは全く異なる発想で、流体力学的アプローチ法によって地盤の変形問題の解析に挑戦した。本年度は以下に述べる2つの解析手法を提案し、その妥当性について検証した。
まず1つ目の手法は,Bingham粘性流体とVOF法を組み合わせた解析手法である。この解析手法を用いて,液状化した地盤の側方流動解析を実施した。解析の結果,模型実験等で得られている相似則が再現できた。また,盛土地盤のすべり破壊現象について,数十mのすべり破壊現象を再現することができた。
2つ目の手法は,圧縮性流体と非圧縮性流体を同時に解くことができるC-CUP法の採用である。ここでは,数値解析の高速化のために連立方程式の解法に不完全LU分解付き自乗共役勾配法(ILUCGS法)を新たに導入した。この解析手法においても地盤のモデルとしてBingham粘性流体を組み込んだ。まず,液状化地盤の側方流動問題については,1つ目の手法と同様に模型実験の解析を行い,提案されている相似則を高精度で再現した。また,軟弱粘土の力学挙動に関する解析として,軟弱地盤上に構築される補強土地盤について検証した。補強材の引張拘束効果を異流体間の表面張力の増大でモデル化することにより、非常に軟弱な地盤上にも補強材の効果によって固体的な盛土が構築できる可能性を示した。

Research Products

• [Publications] 八嶋 厚: "軟弱地盤上の補強土盛土の挙動予測に関する流体力学的アプローチ"第34回地盤工学研究発表会講演集. 2. 1799-1800 (1999)
• [Publications] Seged Hadush: "Fluid dynamics based verification of the law of similitude for liguefied ground flow"土木学会第54回年次学術講演会講演集. B. 778-779 (1999)
• [Publications] Seged Hadush: "Velification of the similitude law for flow of liquefied ground"Prec.7th US-Japan Workship on Earthquake Resistant Design of lifeline Facilities and Countermeasures against Soil Liguefaction. (印刷中). (1999)
• [Publications] Seged Hadush: "CIP法による液状化地盤の流動解析"第35回地盤工学研究発表会講演集. (発表予定). (2000)