2021 Fiscal Year Annual Research 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
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19K04598
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
上田 恭平 京都大学, 防災研究所, 助教 (60649490)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 固有異方性 / 構成モデル / 有効応力解析 / 中空ねじり試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
固有異方性を有する地盤の力学挙動を数値シミュレーションによる精緻に予測するため、ひずみ空間多重せん断モデルと呼ばれる構成モデルの妥当性検証を行った。このモデルは粒状体の複雑なダイレイタンシー特性を考慮でき液状化解析に広く用いられているが、新たに3つのパラメータを加えることで地盤の固有異方性を考慮できるよう拡張されている。これらのパラメータのうち、a1とa2は固有異方性の程度を制御するもので、残るパラメータtheta0は固有異方性の主方向を表現するものである。これまで同モデルの妥当性検証は、応力とひずみ（増分）の非共軸性が問題とならない比較的単純な載荷経路における土の力学挙動を対象にしていたが、本研究では豊浦砂の様々な載荷経路における複雑な異方性挙動に関する室内試験データを用いて、構成モデルの検証を実施した。
その結果、異方性モデルパラメータの導入により、実験的に観測された歪んだ形状（例えば、楕円等）のモール円を適切に表現できることが示された。また、特に弾性挙動が支配的である負荷の初期段階の挙動を精緻に評価するためには、固有異方性に依存する異方的なせん断弾性係数を正しく決定することが重要であることが明らかとなった。主ひずみ方向の異なる非排水単調比例載荷においては、異方性モデルパラメータを導入することで主ひずみと応力の間の非共軸性が顕著になり、試験結果を精度良くシミュレートできることが示された。その他、主応力方向の異なる排水単調比例載荷や偏差応力一定の下での主応力軸回転といった複雑な載荷経路における土の力学挙動を精緻に予測するためには、数値シミュレーションにおいて固有異方性の影響を適切に考慮する必要があり、固有異方性を考慮したひずみ空間多重せん断モデルは有望なモデルであると考えられる。
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