ひずみ軟化型弾粘塑性構成式の確立と地盤材料の進行性破壊現象の解明に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12450191
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 足立 紀尚 京都大学, 工学研究科, 教授 (20026173)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三村 衛 京都大学, 防災研究所, 助教授 (00166109) ; 建山 和由 京都大学, 工学研究科, 助教授 (10179731) ; 岡 二三生 京都大学, 工学研究科, 教授 (10111923) ; 小高 猛司 京都大学, 工学研究科, 助教授 (00252271) ; 木村 亮 京都大学, 工学研究科, 助教授 (30177927)
• Keywords: 進行性破壊 / ひずみ軟化 / 遠心模型実験 / 有限要素解析 / 水-土連成問題 / 軟岩 / 構成式 / 時間依存性挙動

Research Abstract

本研究では,軟岩や過圧密粘土特有の現象である,ひずみ軟化および時間依存性挙動を表現できる数学モデル(構成式)の確立と,軟岩や過圧密粘土で構成される斜面の安定を論ずる際に問題となる進行性破壊現象の把握を目的とし,遠心模型実験および有限要素解析を行った.さらに,軟岩の時間依存性挙動を過剰間隙水圧の時間的変化に伴う有効応力状態の変化としてとらえ,水との連成問題として境界値問題への適用を行い,実際の斜面崩壊例への適用を行った.
軟岩や過圧密粘土の特徴として,ひずみ硬化-軟化型の応力-ひずみ関係を呈し,さらに,ひずみ軟化に伴い正のダイレイタンシーが顕著に表れることが挙げられる.本研究では,降伏関数を応力履歴テンソルで既定したひずみ軟化型弾塑性構成式の構築を行った.
遠心模型実験では,ひずみ軟化挙動を呈する過圧密地盤を模擬するため,深草粘土に石膏を混入した合成材料を用いて模型地盤を作成した.模型地盤に設置したターゲットより,変位場およびひずみ場を求め,斜面の進行性破壊のメカニズムについて考察を行った.
さらに,地盤材料について材料試験を行い,決定したパラメータよりひずみ軟化型構成式を用いた水-土連成有限要素解析を行い,実験結果ならびに解析結果より斜面の進行性破壊現象に関して考察した.
ひずみ軟化型弾塑性構成式に基づいた水-土連成有限要素解析によって,実際の第三紀層泥岩(堆積軟岩)地盤における切土斜面の進行性破壊現象を対象とした解析を行う.実際の挙動と解析結果を比較することで,本解析モデルの妥当性および有効性についての議論を行う.

Research Products

• [Publications] 足立 紀尚 他: "ひずみ軟化挙動を呈する切土斜面の進行性破壊に関する実験的研究"平成13年度土木学会関西支部年次学術講演会講演概要. 51-51 (2001)
• [Publications] 足立 紀尚 他: "過圧密粘土地盤を用いた斜面の進行性破壊に関する遠心載荷試験"第36会地盤工学研究会発表会 平成13年度発表講演集. 1029-1030 (2001)
• [Publications] Toshihisa Adachi et al.: "Progressive failure of cut slope in anisotropic ground"Computer Methods and Advances in Geomechanics. 1531-1535 (2001)
• [Publications] Toshihisa Adachi et al.: "SOIL-WATER COUPLED ANALYSIS OF OUT SLOPE STABILITY WITH ELASTO-VISCOPLASTIC MODEL"Computational Mechanics-New Frontiers for New Millennium. 307-316 (2001)
• [Publications] 足立 紀尚 他: "遠心載荷装置を用いた斜面の崩壊挙動に関する研究"(印刷中).
• [Publications] 足立 紀尚 他: "ひずみ軟化型弾塑性構成式を用いた泥岩切土斜面崩壊に関する研究"(印刷中).