非局所弾粘塑性構成式による粘土のせん断帯解析と内部構造変化

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750439
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 沢田 和秀 岐阜大学, 工学部, 助手 (30273121)
• Keywords: 非局所理論 / コセラ連続体理論 / 勾配依存理論 / せん断帯

Research Abstract

粘性土の大変形時、特に破壊時近傍の状態を正確にシミュレートすることが本研究の目的である。粘土の変形解析を行う際、本研究のように有限要素法を用いる場合、メッシュサイズ依存性という問題が存在することが広く知られている。この問題は、数値解析に非局所理論を適用させることで回避ことが多くの研究者により報告されている。本研究では、この非局所理論の'勾配依存理論'及び'コセラ連続体理論'の2つを有限要素解析に適用し数値解析を行っている。
コセラ連続体理論を適用した場合には、平面ひずみ条件下においてメッシュサイズ依存性が現れる変形解析において、本手法を適用させることにより、粘土供試体内部の種々の変形状態(せん断ひずみ・偶応力・間隙水圧の分布等)を把握することにより、メッシュサイズ依存性を回避できることを確認した。
勾配依存理論については、粘塑性体積ひずみの二階空間勾配項を弾粘塑性構成式に加え、勾配項にかかる係数を変化させることにより、粘塑性体積ひずみをコントロールし、その結果、変形の集中の度合いを制御できる(せん断帯の幅がゼロにならない)ことを確認した。
これら二つの数値解析において共通する、材料の持つ特性長さ(例えば粘土粒子の粒径)が、粘土の局所的変形(せん断帯)にどのように関係するかについて詳しく検討するために、今後、走査型電子顕微鏡を改良し、粘土の変形時のせん断帯を観察できるようにする。

Research Products

• [Publications] 沢田和秀: "粘塑性コセラモデルによる局所変形領域の数値解析"第34回地盤工学研究発表会講演集. 2. 1177-1178 (1999)
• [Publications] 沢田和秀: "塑性ひずみ勾配項の係数が粘土の局所変形解析結果に及ぼす影響について"土木学会第54回年次学術講演会概要集. III-B. 758-759 (1999)
• [Publications] 福島耕司: "勾配項の係数が初期不整粘土の局所変形解析結果に及ぼす影響について"平成11年度研究発表会講演概要集(土木学会中央支部). (発売予定). (2000)
• [Publications] 福島耕司: "粘土の構成モデルと水の移動に関する非局所性が局所変形解析に及ぼす影響"第35回地盤工学研究発表会講演集. (発売予定). (2000)