2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a three-phase coupled finite deformation analysis method based on effective saturation degree and validation by unsaturated triaxial test
| Project/Area Number |
17K14720
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
吉川 高広 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20771075)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
|
| Keywords | 不飽和土 / 有限変形解析 / 封入空気 / 有効飽和度 / 水分特性曲線 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度は、間隙空気を「封入空気」と連続した相として存在する「連続空気」に、間隙水を「吸着水」と「自由水」に明確に分けて扱い、新たに有効飽和度を定義し直すとともに、この有効飽和度に基づく「土骨格～自由水～封入空気～連続空気連成有限変形解析手法」の開発に成功した。今年度は、本解析手法の妥当性を確認するために、不飽和シルトを用いた繰返し吸排水履歴に関する三軸試験とその数値シミュレーションを行った。
まず、実験で得られた飽和度～サクション関係のヒステリシス性を、有効飽和度～サクション関係にヒステリシス性を導入することなく、封入空気と連続空気の吸排水に伴う遷移を考慮するだけで表現できることを示した。一般に、不飽和土の水分特性曲線が吸排水時のヒステリシス性を持つ要因として、インク瓶効果、間隙水と土粒子の接触角の影響、空気の封入の影響が挙げられている。本研究により、空気の封入の影響で生じるヒステリシス性を考慮可能となった。
次に、実験で観察されたサクションが同じゼロであっても吸排水履歴の違いで飽和度が異なる挙動を表現できることを示した。このようなサクションが同じゼロであっても飽和度が異なる挙動は、水分特性曲線の最大飽和度を材料定数で与える既往の手法では表現不可能である。また、前述した異なる吸排水履歴を与えた供試体に対して実施した非排気・非排水三軸圧縮試験において、一方は軟化、他方は硬化を示す挙動を、本解析手法で表現できることも示した。
以上より、今年度研究として当初計画していた「三軸試験による不飽和土の圧縮・せん断挙動の把握」と「弾塑性構成モデルおよび水分特性モデルの高度化・精緻化」に対して、一定の研究成果を挙げることができた。
|
