2022 Fiscal Year Research-status Report
A seepage failure simulation of ground structure using a particle method for quasi-static and dynamic analysis.
| Project/Area Number |
21K11918
|
|---|
| Research Institution | Fujitsu Limited (Fujitsu Research) |
|---|
Principal Investigator |
山口 裕矢 富士通株式会社(富士通研究所), その他部局等, 研究員 (20823579)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 地盤材料 / 土砂流動 / 多孔質体理論 / MPM / 弾塑性構成則 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は初年度に開発した土骨格―間隙流体混合MPM及び材料モデルを基礎として，不飽和土を対象とした混合MPMを開発し，実地形データより作成した数値モデルを用いた降雨誘発地すべりの数値解析を通してその表現性能を確認した．降雨による間隙水の浸透により地盤構造が不安定化するまでの準静的過程，および崩壊土砂が流動する動的過程の双方の過程の大規模３次元解析を実施するために，各々の表現に適した陰的MPMと動的MPMを組み合わせた手法を用いた．陰的MPMにおいては簡略定式化を採用し，変位と速度の同時補間を可能とする安定化法を採用した．また，複雑な地表面における降雨境界条件を実現するために拡張B-splineを用い，降雨の影響が小さい短時間の流動解析では境界粒子を省略して計算を実施した．土骨格の材料モデルは安定な地盤構造が流動土砂へ遷移する過程の表現を目的とした粘塑性モデルを採用した．同時に，過剰な体積膨張及び間隙水圧の発生を抑制するための補正手法を土骨格の材料モデルと不飽和モデルの枠組みで導入した．代表的な検証例題を通して，陰的MPMと動的MPMがいずれも不飽和多孔質体の力学的挙動を適切に表現可能であることが確認された．実地形モデルを用いた計算において，間隙水の影響を考慮した混合MPMと，強度低減法を用いた単相MPMの計算結果を比較し，間隙水の３次元的分布を考慮した混合MPMの計算結果では単相MPMとは異なる地すべりの発生箇所や土砂の流動挙動が見られ，地すべり解析における間隙水の影響の大きさが示唆された．また，土層厚の分布によって間隙水の浸透挙動も変化し，地すべりの挙動にも大きな影響があることが確認された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
陰解法と陽解法を組み合わせ，間隙水の影響による地盤構造崩壊過程の表現を目的とした混合MPMを構築し，開発した材料モデルを用いて実地形モデルを対象とした計算を実施可能であることを確認しており，基礎的な手法開発の進捗状況に問題は発生していない．
|
| Strategy for Future Research Activity |
開発した混合MPMを基礎とし，地盤構造崩壊前後の解析をより高効率かつ高精度に表現するために，より精緻な陰的時間積分に基づくMPMの開発を取り組む．特に，変形速度が大きい領域における間隙水の影響を適切に考慮可能な定式化を採用した陰的MPMの開発に注力する．併せて，土砂の流動時の境界条件の正確な表現のため，大変形・流動時の境界粒子の配置及び取扱について改良を行う．また，材料モデルや不飽和モデル，固液間の相互作用モデルについて，大変・流動領域における応答を基礎的な例題を通して確認し，実際の水土混合体の力学挙動をより正確に表現するための改良を検討する．
|
| Causes of Carryover |
COVID-19の影響によって学会がオンライン開催となり，当初予定していた旅費が一部不要となった．次年度はオンサイト開催の学会参加を予定しているため，主に旅費として助成金を使用する予定である．
|
