2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development and validation of a damage prediction method for reliquefaction taking into consideration the variation in induced anisotropy during liquefaction
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19H02402
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山田 正太郎 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70346815)
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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)
野田 利弘 名古屋大学, 減災連携研究センター, 教授 (80262872)
京谷 孝史 東北大学, 工学研究科, 教授 (00186347)
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)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 液状化 / 再液状化 / 弾塑性 / 複合負荷 / 水～土連成解析 / 誘導異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
三軸試験装置および中空ねじり試験装置を用いた系統的な実験により，液状化中に生じる誘導異方性の変動の様子を捉えるとともに，再液状化に及ぼす異方性の影響を把握した．さらに，誘導異方性の存在に起因する諸現象を様々な排水および非排水せん断試験を実施することで把握した．
骨格構造概念に基づくSYS Cam-clay modelと非排水せん断挙動の特徴を再現可能な非関連Drucker-Prager modelが同時に負荷を呈することが可能な複合負荷弾塑性構成式を開発した．既往の二重硬化モデルもCam-clay系のモデルとDrucker-Prager modelからなるが，このモデルでは択一的にしか負荷を呈することしかできないのに対し，複合負荷弾塑性構成式は，独立な二つのモデルが同時に複合的な負荷状態を呈することができるという点で今までにない全く新しい数理構造を有している．複合負荷弾塑性構成式に誘導異方性の効果を取り込むことによって，液状化および再液状化現象が再現可能であることを例証した．これらの一連の取り組みの中で，誘導異方性の新たな発展則を提案した．この発展則は線形な回転硬化則を変数変換によって非線形な発展則に変換するものであり，この発展則により非対称な振幅を持つ繰返しせん断挙動も再現が可能になった．
さらに，中間主応力の影響を考慮可能な修正応力を定義し，複合負荷弾塑性構成式に導入した．中空ねじり試験装置を用いて中間主応力の大きさを変化させた実験を実施し，それを元に検証を行ったところ，構成式上で中間主応力の影響が適切に考慮可能であることが分かった．
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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
初年度に予定していた数理モデルの開発は順調に成果を出すことができた．また，三軸試験や中空ねじり試験との比較を通して開発したモデルが砂の排水および非排水せん断挙動を適切に表現できることを確認した．誘導異方性や中間主応力の考慮など，構成式の高度化においても成果を出すことができた．
ただし，一部の中空ねじり試験において供試体を覆うメンブレンの張力が大きく働き，実験機の制御に影響を及ぼすことが判明した．ゴムの引張試験装置を用いてメンブレン張力を正確に測定し，メンブレン張力の影響を制御に反映させることで，予定していた中空ねじり試験を実施することができた．これによって，誘導異方性の諸特性の把握および開発した構成式の検証を行うことができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，まず開発したモデルを慣性力を考慮した水～土連成解析コードに実装するとともにコードの検証を図る．次いで一次元解析によって，再液状化現象が境界値問題の中でも表現可能であるか調べる．さらに，多次元の実地盤を対象とする問題を解くことで，液状化および再液状化の被害予測を実施する．
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