2021 Fiscal Year Research-status Report
Study of seismic behavior of the fill dam with a concrete core wall
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20K06296
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
岡島 賢治 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (90466805)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 特殊ダム地震時挙動 / 傾斜実験 / 弾塑性有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の学術的独自性はコンクリート心壁を持つ特殊ダムの地震時挙動解明にある．そこで，模型実験を検証対象として，コンクリート心壁を持つダムの地震時挙動に関する弾塑性有限要素解析による構造物－地盤との一体解析の有効性を確認，または解析コードを改良することで，複数あるコンクリート心壁を持つダムの地震時挙動に対しても信頼性の高いシミュレーションを開発することを目的としている．
そこで、R3年度にはコンクリート心壁を模擬した準静的な傾斜実験を行った．模型実験は、コンクリート心壁と土質材料の同時破壊をモデル化した実験として，乾燥砂を片側の背面土にもつセメント板の破壊実験を行った．傾斜計で傾斜角を計測しつつ，土槽を0～35°の間は5°ずつ，以降は変位計の値を見ながら0.1～1°ずつ傾けた．それぞれの傾斜後，5分間放置した後，変位計の値を記録し，写真を撮り，再び傾ける作業をセメント板が破壊するまで行った．
本研究では，弾塑性有限要素解析ソフトにnonsolanを使用した．メッシュは節点数1695，要素数1586とした．材料数はセメント板と豊浦砂の2種類に設定した．境界条件は，左右端の1列および，ベニヤ板の部分とセメント板の最下部の節点のx，y座標を固定した．
解析により求めた傾斜角度と板の端部の水平変位の関係，砂地盤部分の最大せん断ひずみの様子を実験と比較して有効性について検討した．実験において，板は傾斜36～38°，変位2～3.5㎜の間で破壊した．解析値は実験値とほぼ同じグラフとなった．また，実験の画像からせん断帯の場所を読み取り，線を引いた．解析における傾斜角35°時点の最大せん断ひずみの集中領域は，観察されたせん断帯の位置を境界により深い位置に見られた．これらのことから，本研究の弾塑性有限要素解析の構造物－地盤との一体解析に対する適用性が確認できたといえる．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナ感染症の影響で、令和2年度に予定していた傾斜実験の模型実験を行うことができず、解析手法の開発のみで留まっていた。令和3年度は予定通り傾斜実験を行うことができた。申請時に計画していた研究計画からの進捗の遅れはあるものの、傾斜実験による模型実験と解析手法の比較によって、解析手法の有効性について比較的良好な結果が得られた。令和4年度は当初計画通りに実規模のダムについての数値実験を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画では令和3年度に遠心載荷振動実験を予定していたが、令和2年度に新型コロナ感染症の影響でできなかった傾斜模型実験を令和3年度に行った。傾斜模型実験の結果について、弾塑性有限要素解析で良好に予測できたことから、解析手法の検証は一定程度できたと考え、遠心載荷振動実験については行わず、当初計画で予定していた実規模のコンクリート心壁のダムの動的解析を行う予定である。研究計画としては、実験を一つ割愛するものの当初計画通りの成果を見込んで研究を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
令和2年度に行う予定であった模型実験を行うことができなかったため、令和2年度に助成金の繰越を行った。令和3年度は予定通り助成金を使用して研究を進めたが、令和2年度に繰り越した分の予算を消化できなかった。このため繰越を行い、令和4年度の研究において研究に必要な助成金を使用し、有限要素解析に必要なスペックのPCおよび消耗品の購入に使用する予定である。残金が生じた場合は返納する予定である。
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