2020 Fiscal Year Research-status Report

固有異方性を有する地盤の動的挙動の解明とその予測モデルの高精度化

Research Project

Project/Area Number	19K04598
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	上田恭平京都大学, 防災研究所, 助教 (60649490)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	固有異方性 / 中空ねじり試験 / 液状化 / 有効応力解析
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、液状化に代表される地盤の動的挙動を対象に、固有異方性を人為的に変化させることにより、地震時の地盤応答に及ぼすその影響を定量的に評価することを目的とする。2020年度は、地盤の液状化を含む繰返し挙動に固有異方性が及ぼす影響を要素レベルで解明するため、飽和砂供試体を用いた中空ねじりせん断試験を実施した。実験には京都大学防災研究所の中空ねじりせん断試験機を用い、ケース間で異なる固有異方性を実現するため、以下のような特殊な供試体作製方法を採用した。まず、事前に空中落下法で中空供試体よりもサイズの大きいブロック供試体を作製し、飽和させたうえで凍結させた。その後、異なる方向からサンプリング（カッターによるくり抜き）を行うことで、異なる堆積角を有する中空供試体を作製した。この供試体を用いて等しい繰返しせん断を作用させたところ、過剰間隙水圧の変化量やせん断ひずみの伸び方が、堆積角度に応じた固有異方性の影響を受けることが明らかとなった。また、中空ねじり試験により得られた結果を、固有異方性の影響を考慮できる2次元の有効応力解析によりシミュレートできるかどうか検討した。その結果、固有異方性に関連する構成モデルの入力パラメータを適切に設定することで、実験で見られたような堆積角度に応じた応答の違いを定性的には表現可能であることが明らかとなった。一方、実験におけるすべての堆積角度に対して定量的に妥当な解析結果に至っているわけではないことから、今後さらに研究を進める必要がある。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 研究の進捗状況としては、おおむね順調に進行しているものと思われる。当初の研究計画では、2020年度も遠心模型実験を実施する予定であったが、2019年度に一定の成果が得られたため、遠心模型実験の結果を要素レベルから考察するために、2020年度は室内試験を実施した。
Strategy for Future Research Activity	当初の研究計画通り、最終年度である3年目は、固有異方性を考慮した構成モデルの妥当性検証、およびその改良に焦点を当てる予定である。2019年度の遠心模型実験、および2020年度の中空ねじり試験の結果を参照データとして、主に構成モデルにおける入力パラメータの設定方法の提案や、再現シミュレーションの精度が不十分な場合には新たなモデルパラメータの導入等を考えている。
Causes of Carryover	新型コロナの影響で当初見込みよりも旅費が抑制されたため。次年度多くの解析作業が必要となることから、人件費・謝金と合わせて使用したい。