2021 Fiscal Year Research-status Report
繰返し吸排水履歴を受ける不飽和土の変形・破壊メカニズムの解明
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20K14821
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
吉川 高広 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (20771075)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 不飽和土 / 吸水破壊 / 繰返し吸排水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、降雨による地盤・土構造物の崩壊メカニズム解明を見据え、繰返し吸排水履歴を受けた不飽和土供試体が吸水により変形から破壊に至る三軸圧縮試験を実施するとともに、その数値シミュレーションを行うことで、まずは供試体レベルで変形から破壊に至るメカニズムを解明することを目的とする。
本年度の研究計画も、不飽和土供試体が吸水により変形から破壊に至る三軸圧縮試験の実施とその数値シミュレーションおよび不飽和土の弾塑性構成モデルと水分特性モデルの高度化・精緻化であった。しかし、降雨による地盤・土構造物の被災が後を絶たないことを受けて、今年度から既往の降雨模型実験の数値シミュレーションに取り組んだ。その結果、不飽和模型斜面が変形から破壊に至る挙動の数値シミュレーションに成功した。このとき、すべり面上の土要素が限界状態線q=Mp'の上側で示す「塑性体積膨張を伴う軟化挙動」を呈することにより、斜面はすべり破壊に至ることを明らかにした。これは前年度までに実施してきた三軸圧縮試験とその数値シミュレーションで明らかになったメカにニズムと同じである。また、すべり破壊時に1G以上の大きな加速度が生じることを示した。さらに、25，50，100mm/hの3種類の降雨強度の違いに応じた変形・破壊挙動の違いも再現した。
以上のように、慣性力対応の不飽和土の変形解析コードにより、降雨模型実験における不飽和斜面の変形・破壊シミュレーションに成功し、模型実験における崩壊メカニズムを解明したため、降雨により実際の地盤・土構造物が崩壊するメカニズムの解明に向けて大きく前進したと言える。
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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
三軸供試体だけでなく、模型斜面の変形・破壊シミュレーションに成功し、そのメカニズムを解明できたため、順調に進展していると言える。しかし、複雑な吸排水履歴を受ける不飽和土の力学挙動を解析するために、引き続き三軸圧縮試験とその数値シミュレーションを実施して、弾塑性構成モデルと水分特性モデルを高度化・精緻化していく必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
弾塑性構成モデルと水分特性モデルの高度化・精緻化のために、供試体の初期条件（間隙比やサクション・飽和度）を系統的に変化させた実験や、複雑な吸排水履歴を与える実験を実施する。また、模型実験だけでなく、実地盤・土構造物の被災事例を対象とした数値シミュレーションにも取り組んでいく。
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