2019 Fiscal Year Research-status Report
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18K04421
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
永井 宏 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70413797)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 新設杭 / 既存杭 / 埋戻し土 / 単杭 / 模型実験 / 数値解析 / 支持力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，既存杭の撤去後の埋戻し土に近接する新設杭の支持性能の評価を目的とし，模型実験と数値解析にて検討を行う．令和元年度は，有限要素法（FEM）による数値解析を行った．昨年度の載荷実験のシミュレーションを実施して解析モデルの設定方法を検討した後，埋戻し土の密度が地盤の塑性化の進展やその範囲，また杭の水平抵抗に及ぼす影響ついて検討した．
解析モデルは，地盤（埋戻し土を含む）はソリッド要素，杭体はシェル要素を用いて3次元的にモデリングした．各材料の構成則は，杭体は弾性体，周辺地盤および埋戻し土はMohr-Coulomb則を適用した．なお，杭－地盤間の不連続性の表現には本来はジョイント要素を用いることが望ましいが，今回は簡略化して砂地盤の破壊で考慮した．各材料の物性値は土質試験および既往文献を基に設定した．荷重は自重解析による初期応力を地盤の各要素に与えた後，水平荷重を載荷試験と同条件で作用させた．また，水平載荷時には実験用土槽の境界として，地盤底面の節点の鉛直方向変位と外周部の節点の水平変位を拘束した．
解析結果から得られた知見は以下の通りである．①充填砂の密度が異なる3ケース（低密度ML，中密度MM，高密度MD）で比較すると，充填砂の塑性化は高密度の方が他の2ケースよりも進展が遅く，塑性状態となる深度も若干浅い．一方，周辺地盤では充填砂の密度によらず，塑性化の進展と範囲がほぼ変わらない．そのため，高密度では充填砂とこれに接する周辺地盤との境界で塑性化の深度に差が生じる．②地盤全体が高密度の条件DDを追加してMDと比較すると，充填砂では塑性化した深度や分布は両者ほぼ等しいが，周辺地盤ではMDの方がDDよりも塑性化の進展が速い．③充填砂と周辺地盤の2つの領域での特性が合わさり，埋戻し砂の密度が杭のp-y関係に及ぼす影響は小さくなる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和元年度では，載荷実験のシミュレーションと解析モデルの設定方法についての検討を予定通り終了した．しかし，載荷試験装置（加圧装置）に破損が生じたため，試験の実施本数が当初予定よりも少なくなった．以上のことから，「若干の遅れ」と自己評価した．
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| Strategy for Future Research Activity |
埋戻し土の材料や配置を変化させて埋戻し土に近接する新設杭の載荷実験を行い，杭の支持性能に及ぼす影響を検討する．また，有限要素法を用いた数値解析によって，埋戻し土が近接する新設杭の支持力機構と地盤の塑性化の進展に関して更なる検討を行う．これらの結果を踏まえて，埋戻し土を考慮した地盤ばねモデルを構築し，杭の支持力算定法の提案を目指す．
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