2004 Fiscal Year Annual Research Report
大変形地盤挙動の高精度予測評価:合理的解析手法の開発と現行設計基準への反映
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16760390
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
山川 優樹 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (80324010)
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| Keywords | 計算地盤工学 / 大変形地盤挙動 / 除解法有限要素法 / 有限変形理論 / 地盤-基礎構造物の耐荷挙動 / 支持力問題 |
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| Research Abstract |
本研究では,地盤-基礎構造系の耐荷挙動に関する合理的数値解析手法を確立すると共に,数値解析研究者の立場から現行設計基準を見直し,合理的な設計基準の確立とコスト低減方策に寄与することを目的としている.
研究の初年度である本年度は,従来の地盤解析手法が抱える問題点を改善し,計算精度・効率の向上を図った.具体的には,最新の計算力学・非線形連続体力学で主流となっている陰解法有限要素法を地盤解析に適用すべく,弾塑性有限変形コードの改良および地盤材料構成式ルーチンの開発を行った.すべり面形成を伴う大変形地盤挙動は複雑であり,弾塑性構成式による表現に際しては,数多くの内部変数の導入と共に,強い非線形性を有する関数を用いる必要がある.このことは同時に,つり合い状態の求解の不安定さを増すことにもなり,解析アルゴリズムの定式化とコーディングには細心の配慮を施し,ロバストな解析手法の確立が不可欠となるが,これについても求解アルゴリズムの改良により対応を図った.
地盤材料の構成モデルについては,降伏規準に応力の第3不変量を導入し中間主応力の影響を表現しうる構成モデル,過圧密粘土の軟化挙動を表現しうる複数層の降伏面・負荷面を導入した構成モデルについて,陰解法アルゴリズムの定式化と解析コード作成を行った.同時に,有限変形問題の取り扱いでは構成式の表現にどのような種類の応力を用いるのが適切であるかが問題となるが,数学的合理性および地盤変形挙動の表現性能を検討した.
以上述べた数値解析アルゴリズム・コードの開発・改良のほか,本年度は今後の研究の進展に向け,設計基準への反映を念頭に置いて,地盤-基礎工の耐荷挙動に対する解析手法の適用性検証にも着手した.各種の地形地質条件・荷重条件に関する検討を行うと共に,従来設計基準における基礎の設置法についても検証を行い,設計基準の考え方について新規の知見を得た.
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