2012 Fiscal Year Annual Research Report
含水履歴を考慮した自然斜面および土構造物の地震時挙動予測と安定性評価
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11J10961
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
京川 裕之 東京大学, 生産技術研究所, 特別研究員(PD)
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| Keywords | 地盤材料 / 構成式 / 液状化 / 要素試験 / 数値解析 / 地震 / 動的問題 |
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| Research Abstract |
降雨や地震による地盤の変形・破壊挙動は不飽和地盤の複雑な浸透-変形連成動的現象であり,両者の影響を同時に考慮した検討はこれまであまり行われておらず,また個別の問題に対しても力学体系がまだ発展途上といえる。これに対して本研究では,計測データとの照査によって解析精度を裏付けられた不飽和浸透-変形動的解析手法を開発し,降雨・地震時の実地盤の変形・破壊予測の実現を目的とする。
今年度は,昨年度に調査を行った地盤の液状化現象を対象にした構成モデルおよび数値解析コードの開発,現地試料を用いた室内要素試験を行った。液状化現象は,非排水条件での繰返し載荷に伴い間隙水圧が上昇し,土骨格を支える有効応力が減少するために生じる。一方,排水条件では,繰返し載荷によって体積収縮が生じる。この体積収縮量は応力比振幅や繰返し回数によって変化し,最終的には応力・ひずみ定常状態に達する。これらの定常状態を含めた繰返し載荷特性を適切に表現するため,研究代表者は既往の弾塑性構成モデルをベースにして,回転硬化則の背応力テンソルの発展則およびその大きさによって硬化パラメータを変化させることで,液状化現象特有のサイクリックモビリティを表現した。また降伏面とは異なり応力比面において応力履歴面を定義し,実測値に合わせた硬化則を与えることで,種々の繰返し載荷による応力・ひずみ定常状態の再現に成功した。
要素試験では,一般的な荷重履歴(車荷重や地下水位)を想定した繰返し載荷を与えた試料に対して,非排水繰返し載荷試験(中空ねじり試験)を行った。体積変化が生じないような微小な繰返し載荷であっても,誘導異方性が発達することにより土の液状化強度は増加することが分かった。今後,提案モデル用いて実験結果の再現および土水連成動的有限変形解析(有限要素法)により,主に液状化を対象とした振動台実験および実地盤解析を行っていく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
24年度は,地盤の動的変形解析には不可欠となる液状化などの地盤材料の繰返し載荷特性を適切に表現する構成モデルおよび土・水・空気三相系動的不飽和浸透一変形有限要素解析コードの土台となる土水連成動的有限変形解析コードを作成した。構成モデルの検証は今年度以前に行った要素試験の結果を用いて行っている。また,今年度に作成した土槽を用いた振動台実験により数値解析コードの検証を行う必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の最終目標は不飽和地盤における動的解析手法の構築であるため,今年度までに開発した数値解析コードを土・水・空気の三相系に対応させる必要がある。要素レベルでの検証はこれまでに蓄積してきた要素試験で十分であるが,境界値問題に関しては境界条件がシンプルな土槽を用いた振動台実験によって行う(乾燥およに飽和
砂)。その後,地盤内状況の把握および境界条件の設定が容易な人工土構造物(盛土等)の降雨・地震応答解析,自然斜面の解析へと進めていく。
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