2018 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)
淺岡 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 | 不飽和土 / 土構造物 / 複合災害 / 固有値解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
①繰返し吸排水三軸試験とその数値解析を通じた不飽和土の力学挙動の把握 ： 降雨に対する地盤・土構造物の安定性評価を念頭に、繰返し吸排水三軸試験を行うと共に、その数値シミュレーションを、昨年度高度化した不飽和土の有限変形解析手法を用いて実施した。その結果、実験に見られた水分特性曲線のヒステリシス性は、「間隙水に封入された間隙空気」と「連続した相として存在する間隙空気」が吸排水に伴い質量交換を行うことで表現できることが明らかになった。これにより、不飽和地盤・土構造物を対象とする降雨浸透問題をより精度良く解析可能となった。
②細粒分流出による内部浸食を模擬した三軸試験 ： 細粒分流出に起因する土構造物劣化に対応可能な解析コードの拡張開発を目的として、まずは三軸試験を行った。供試体試料の一部を水に溶解する尿素肥料に置き換えることで、細粒分流出による内部浸食を模擬した。その結果、肥料の溶解、つまり細粒分の流出により比体積が増加することで、土供試体の強度が低下することを確認した。また、細粒分流出時の軸差応力に破壊の有無を分ける閾値が存在し、細粒分が流出した土試料の単調せん断時の最大軸差応力がその閾値となることを示唆した。
③刺激係数に基づく固有値解析手法の適用と妥当性の検証 ： 粘性境界・制約条件を有する動的／静的水～土骨格連成有限変形解析コードを用いて、土構造物－地盤系の初期値・境界値問題に対して、解析領域の水平方向の大きさが固有値解析結果に与える影響について評価を行った。水平方向に大きい解析領域を有する土構造物－地盤系の解析モデルを用いる場合、土構造物近傍の領域に着目して求めた局所刺激係数を利用すれば、土構造物に関する主要な固有モードを客観的に抽出することができ、土構造物近傍の振動特性を把握する上で非常に有用であることを示した。
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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、繰返し吸排水履歴を受けた不飽和土の力学挙動に関する実験事実を数多く蓄積することができた。また、その数値シミュレーションを通じて、高度化した不飽和土の有限変形解析手法の有効性を確認でき、次年度以降は降雨に対する地盤・土構造物の安定性評価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、細粒分流出による内部浸食に関する有用な実験事実を蓄積することができた。前述③について、新たに研究員を雇用したことで、水～土骨格連成有限変形解析コードによる固有値解析手法を整備することができた。これにより、次年度以降は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および耐震性向上原理の構築を進めることが可能となった。
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 |
「Full formulationの適用」の研究課題を推進するために、新たに常勤の研究員を雇用する。また、当研究員は並列化による解析手法の高速化・大容量化も併せて進める。これにより、大規模な数値計算となる「三相系解析による巨大地震・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」の研究課題を、今後力強く推し進めることができる。
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Research Products
(28 results)
