| Research Abstract |
近年,計算機および数値計算手法の発達により,地盤構造物の設計・維持管理において有限要素解析が有益なツールとして用いられるようになってきた.このような数値解析では,設定入力定数および初期条件・境界条件の選定が,解析結果に大きく影響を及ぼす.現在,飽和土の構成モデルを用いた解析手法が,ある程度確立されてきたが,不飽和土の構成モデルを用いた解析に対する信頼性は低い.そのため,地盤の飽和/不飽和状態に関係なく,飽和土の構成モデルを用いて挙動予測を行うことが少なくない.不飽和土の構成モデルが,飽和土の構成モデルと大きく異なるのは,外部から水が供されたときの挙動である.その結果,特に入力水分特性および水理境界条件の設定に注意を要する.本研究は,不飽和土構成モデルを用いて不飽和地盤の挙動予測を行ううえでの,妥当な水理境界条件設定手法を確立することを目的としている.
本年度は,水理境界変動に影響を及ぼす要因として,地下水位変動と降雨に着目し,これらの要因を表現可能な模型土槽を用いた実験システムを構築した.模型土槽は,テンシオメーターとADR土壌水分計が設置可能で,サクションと土壌含水率を計測できる.また,土槽下部はポーラスストーンを介してマリオット管に接続しており,土槽内水位を,土槽表面にはフローマッチクバルブを用いた散水により降雨強度を,制御できるようになっている.この模型土槽を用いて地下水位変動を与えたときの土壌内サクション・含水率分布を計測した.その結果,地下水位以上の領域ではサクションは静水圧分布に準じた負の間隙水圧にはならないことが分かった.この原因は,地盤が不飽和化することで,透水係数が大きく減少し,定常状態に至るまでに相当の時間を要するためである.また,初期値・境界値問題を解くことで,この非定常分布を表現することができた.
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