2017 Fiscal Year Annual Research Report
Verification of large deformation analyses for predicting the liquefaction-induced damage to soil-structure systems and improvement of the accuracy
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16K16374
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
上田 恭平 京都大学, 防災研究所, 助教 (60649490)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 遠心模型実験 / 大変形解析 / 有限ひずみ理論 / 地盤・構造物系 / 液状化 / 側方流動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地盤・構造物系の大変形領域における地震時動的挙動に対する大変形解析の適用性について検証するため，遠心力場での模型振動台実験を実施した．平成28年度は，構造部材を有さない傾斜地盤から成る地盤系を対象に，振動実験を行った．実験では傾斜式せん断土槽を振動台に設置して正弦波加振を行うことで，液状化に起因した地盤の大規模な側方流動や過剰間隙水圧の消散に伴う地盤沈下といった大変形現象を観察した．また，平成29年度は，自立式矢板部材を有する地盤・構造物系モデルを対象に，液状化に伴う地盤流動や地盤沈下に加え，流動に伴う大変位が矢板部材に及ぼす影響を評価するため，矢板に発生する応力・ひずみの分布とその時系列的な変化の計測を，微小変形領域から大変形領域に至るまで実施した．いずれの実験でも，模型地盤の相対密度が均一となるよう，また地盤の飽和度を高めるため，細心の注意を払うとともに，地盤内の応答加速度や過剰間隙水圧についても各種センサーにより計測を行った．
さらに，これらの模型振動台実験を対象に，物質表示によるTotal Lagrangian法と空間表示によるUpdated Lagrangian法の双方に基づく大変形解析を実施した．これらの大変形解析に加えて，大変形領域における幾何学的非線形性の定量的把握のため，微小変形理論に基づくシミュレーションも併せて行った．予測精度を定量的に把握するための検証項目は，液状化に伴う地盤の変形モード，側方流動変位や矢板変位といった変形量，および液状化の原因となる過剰間隙水圧の変動量（上昇・消散）等である．実験結果との比較から，傾斜地盤系および地盤・構造物系に対する適切なモデル化手法（初期自重の与え方や地盤・構造物間のモデル化等）が明らかとなり，大変形解析の優位性，および大変形解析を用いることで高精度に地盤・構造物系の地震時被害予測が可能なことが示された．
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