2022 Fiscal Year Annual Research Report
凍結融解による不凍水量のヒステリシスを考慮した土の熱－水－応力連成モデルの開発
| Project/Area Number |
20K04681
|
|---|
| Research Institution | Research Institute of Shimizu Construction Co. |
|---|
Principal Investigator |
陳 剣 清水建設株式会社技術研究所, その他部局等, 研究員 (30556668)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 光隆 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (50196755) [Withdrawn]
豊田 浩史 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90272864)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ワイブル分布 / 圧力溶解 / 水遷移 / 連成解析 / 潜熱効果 / 凍結特性曲線 / パラメータ同定 / 凍土造成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は、凍土の圧縮強度特性モデルの構築および複数凍結管における定常状態の地盤温度場の解析解に関する研究を行った。
具体的には、連続損傷力学に基づき、微小亀裂や欠陥の発生を説明できるワイブル分布で記述し、要素の強度が確率変数とみなされる統計的損傷構成モデルを構築した。 構成モデル内のパラメータは、非線形計画法を使用して求めた。提案モデルによる計算結果と三軸圧縮実験結果を比較することにより、提案モデルの有効性を検証した。提案モデルが凍土強度の非線形特性を反映し、特に高い拘束圧力によって引き起こされる圧力溶解現象を正確に予測できることを示した。
また、複数の凍結管における定常状態の地盤温度場において、ポテンシャル関数の重ね合わせの原理に基づいて地盤温度の解析解を構築した。本解析解では、異なる凍結管の間隔と地下水の流速を考慮し、隣接する凍結管の相互影響を定量化するために「長さ比」を提案した。異なる流速条件下での地盤凍結実験の計測結果と比較し、本解析解の有効性を検証した。
2020年度～2022年度の研究期間全体を通じて、以下のような研究成果が得られた。
①凍結にともなう土中の水・熱移動特性を測定するための一次元カラム凍結室内実験の実施およびトンネル防護壁の凍土造成予測手法の提案②凍土の不凍水分量のヒステリシスを考慮できる土壌凍結特性曲線に基づく水・熱連成解析モデルのパラメータ同定に関する手法の構築とその適用性検証③凍土の圧縮強度特性モデルの提案および複数凍結管における定常状態温度場の解析解の構築
|
