2017 Fiscal Year Annual Research Report
Simulating lifetime of embankments : from construction process to deformation and failure due to heavy rain / earthquake
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16H06099
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 准教授 (90508342)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 不飽和土 / 浸水コラプス / 三軸圧縮試験 / 構成モデル / 水分特性曲線 / 応答曲面 / 数値解析 / 要素試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
降雨や地震に対する盛土の力学的安定性の本質的な議論には、締固め築造後を初期状態として解く既往の解析手法では不十分であり、締固めによる築造過程から降雨と地震による変形・破壊まで、土構造物の一生を一貫してシミュレートできる不飽和地盤の解析技術が不可欠である。このような観点で本研究では、降雨や地震といった外力条件と築造時の締固め品質が盛土の力学的安定性に及ぼす影響を数値計算により明らかにすることを試みている。
二年目の平成２９年度は、不飽和土のモデルの豪雨時挙動解析での精度向上を目指して、不飽和土の等方・異方応力下での浸水コラプス試験のシミュレーションを行い、既存の要素試験と比較することで開発したモデルの妥当性を検証した。また、提案モデルは等方応力下での不飽和土の浸水に伴う圧縮現象を、密度や拘束応力の影響も含めてよく再現することを示すとともに、異方応力条件下における浸水時のせん断変形も精緻にシミュレートできることを示した。一連の結果は国際会議において成果発表するとともに、英文学術雑誌に投稿すべく準備を進めており、近日中に公表できる見込みである。
なお、解析に用いた不飽和土のモデルは、乾湿繰返し履歴や間隙比（密度）の影響を考慮した発展型水分特性曲線モデルと不飽和土の限界状態モデルを組み合わせたものであり、構成モデルはBishopの有効応力および比体積軸方向にアダプティブに移動する状態境界面を導入している。
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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
降雨や地震に対する土構造物の力学的安定性を検討するためには、（１）締固め現象、（２）浸水コラプス現象、（３）完全非排水・非排気条件での繰返しせん断挙動を精緻にシミュレートする必要がある。ここまでに（２）、（３）のシミュレーションを行い、提案モデルが精度良く実現象をシミュレートすることを確認しており、順調に進行したと言える。ただし、モデル実験については装置の開発は進んだものの、本実験に進むにはさらに調整作業や予備検討が必要になる。全体としては概ね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
三年目以降は土構造物の築造、すなわち締固め過程から変形・破壊までのシミュレーションを試みる。変形・破壊過程は、降雨や地震を想定して浸水過程や非排気・非排水繰返しせん断過程を考慮するとともに、両者の組み合わせ（マルチハザード）を考慮した数値計算に取り組む予定である。
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