個別要素法により地盤材料の破砕性を取り入れた杭の支持力発現メカニズムの解明

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760396
• Research Institution: Yamaguchi University
• Principal Investigator: 中田 幸男 山口大学, 工学部, 助教授 (90274183)
• Keywords: 地盤材料 / マイクロメカニクス / 粒子破砕 / 支持力

Research Abstract

本研究は、以下の目的を達成するために行われるものである。
(1)地盤材料の力学特性に与える破砕性の影響に対するマイクロメカニクス的な理解
(2)杭の支持力発現メカニズムに対するマイクロメカニクス的な理解
(3)杭の支持力発現メカニズムにおける地盤の破砕性の物理的意義
平成17年度については、地盤材料の平面ひずみ条件下における要素力学挙動ならびに平板載荷における地盤全体挙動に与える破砕性の影響に対する検討を行った。
個別要素法により粒子を複数の要素(球体)を結合することで表し、その結合がある条件下で分裂することを許すことで粒子破砕現象をシュミレーションされる。このシュミレーションの妥当性は、昨年度、個々の粒子に対する破砕試験、高圧一次元圧縮試験、高圧三軸圧縮試験(いずれも現有する装置)の結果を通して検討され、確証をえたものである。
以下は、本年度得られた結果をまとめる。
-平面ひずみ条件下における一次元圧縮挙動は、等方圧縮挙動よりも、圧縮しやすい傾向にある。
-平面ひずみ条件下においても、要素力学挙動は、粒子の破砕強度で正規化される。
-平面ひずみ条件下におけるせん断強度は、軸対称条件である三軸条件の強度よりも高くなる。
-平面ひずみ条件下における限界状態は、三軸条件のそれとほぼ同じ間隙比-平均有効主応力関係となる。
-平板載荷試験の結果から、材料の破砕性が、載荷抵抗に影響を与えることがわかった。
-また、載荷シミュレーション結果から、材料の破砕性は、せん断のモードに大きく関連することがわかった。