2017 Fiscal Year Annual Research Report
巨大地震・豪雨のマルチハザードに対する飽和／不飽和土構造物の安定性評価と強化対策
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17H01289
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
野田 利弘 名古屋大学, 減災連携研究センター, 教授 (80262872)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 正樹 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00252263)
山田 正太郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70346815)
中井 健太郎 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (60402484)
酒井 崇之 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20773592)
吉川 高広 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20771075)
浅岡 顕 公益財団法人地震予知総合研究振興会, 地震防災調査研究部, 副首席主任研究員 (50093175)
河井 正 東北大学, 工学研究科, 准教授 (10371436)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 地盤防災 / 複合災害 / 不飽和土 / 有限変形解析 / u-w-p formulation / 固有振動数 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①飽和・不飽和両状態にある土の空気～水～土連成有限変形解析コードの高度化と不飽和土の室内試験の実施・蓄積 ： 解析コードの高度化として、間隙空気を間隙水に封入された空気と連続した相として存在する空気に分けて扱う手法を導入した。これにより、間隙空気の圧縮性とサクション効果を精緻に把握することが可能となり、不飽和状態の地盤・土構造物を対象とする動的問題・降雨浸透問題をより精度良く解析可能となった。さらに、封入空気の存在量に注目した不飽和シルトの保水性試験を行い、実験事実を蓄積した。また、降雨浸透時の河川堤防の破壊シミュレーションを実施し、サクション効果消失による破壊メカニズムを明確にした。
②1G場振動台模型実験による盛土造成斜面の変状メカニズム解明 ： 模型地盤の固有振動数と入力振動数の関係に着目した1G場振動台模型実験を、飽和地盤だけでなく、不飽和地盤に対しても実施した。その結果、塑性変形の進展に伴う固有振動数の変化は、不飽和地盤の方が緩やかであり、すべり面が形成される入力加速度は不飽和地盤の方が大きいことを示した。このことは、不飽和地盤の方が飽和地盤に対して耐震性能が高いことを意味し、対策工という視点からは、地下水排除工の有効性が裏付けられた。
③Full formulationに基づく解析コードの適用と妥当性の検証 ： 透水性が極めて高い土の大変形解析を可能とするために、full formulationに基づく解析コードの高度化と妥当性の検証を行った。u-p formulationでは計算不可能な高透水性・高周波の振動解析がfull formulationでは可能であることを示すとともに、一次元弾性有限変形圧密問題を例にとり、超高透水性土から低透水性土までの沈下時間関係の特徴を、土骨格と間隙水の相互作用力を粘性項と見立てた減衰振動の観点から整理した。
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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
前述①について、今年度は支配方程式の段階から再構築した不飽和土の有限変形解析コードを導入したことで、次年度以降に水分特性式や弾塑性構成式の拡張的整備を力強く推し進めることが可能となった。前述②について、1G場振動台模型実験を実施し、順調に実験結果を蓄積できている。しかし、次年度以降は三相系解析との比較・検証に注力していく必要がある。前述③について、Full formulationに基づく解析コードを静的問題だけでなく、動的問題へ適用することも可能となった。
以上のように、各研究課題に対して、研究計画に従って一定の成果を得られているため、おおむね順調に進んでいると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度以降に実施を計画している「三相系固有値解析コードの開発とそれに基づく土構造物の耐震性評価法と耐震性向上原理の構築」の研究課題を推進させるために、新たに研究員を雇用する。これは、前述②の「固有振動数と入力振動数の関係に着目した1G場振動台模型実験の三相系解析による比較・検証」の研究推進にも繋がる。また、三相系固有値解析は計算が大規模になるため、並列化による解析手法の高速化・大容量化も併せて進めていく。
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Research Products
(22 results)
