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分岐理論および非適合要素を用いた有限要素法による地盤のすべり機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11450181
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 地盤工学
研究機関金沢大学

研究代表者

矢富 盟祥  金沢大学, 工学部, 教授 (90135541)

研究分担者 田村 武  京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30026330)
浅岡 顕  名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50093175)
研究期間 (年度) 1999 – 2001
研究課題ステータス 完了 (2001年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2000年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
キーワード分岐解析 / せん断帯 / 有限要素法 / 非適合要素 / Cam-clayモデル / 有限変形理論 / 陰解法 / Cam-Clayモデル / 有限実形理論
研究概要

1.円柱供試体の分岐解析と伸張圧縮せん断実験との比較
有限変形を考慮した共軸・非共軸Cam-clayモデルにおいて円柱供試体の分岐解析を行い限界荷重や分岐モードの厳密解を得た.その結果,非共軸モデルの場合,圧縮試験の場合は,実験事実同様ほとんど同一の限界荷重で種々の変形モードが可能であり,伸長試験の場合は,上下対称な軸対称くびれモードの分岐荷重が最も小さく,そのモードのみが発現するなどの実験事実の解明が出来た.特に高次のモードにおいては,せん断ひずみが最大になる箇所が供試体側面近傍で周期的に存在することから,円柱表面近傍において網目状のすべり面群が発生する実際現象が解明できた.なお,共軸モデルでは実際の実験でしばしば観察される軸対称バルジ変形などの分岐解が存在せず,非現実的なモデルである事から,地盤のすべり機構を解明するための土質の弾塑性構成式には非共軸性の導入が不可欠である事が判明した.
2.陰解法によるCam-clayモデルの土・水連成有限要素法の開発
陽解法による有限要素法解析では,精度の良い解を得る事が不可能であることから,計算時間も早く,軟化,不安定状態になっても,解が絶対収束するリターンマップを用いた陰解法による土・水連成有限要素法プログラムの開発を行った.
3.非適合要素を用いた有限要素法プログラムの開発とその精度の検証
地盤のすべり機構を解明する基礎研究として,まず軟化する損傷モデルや弾塑性モデルにおいて,変位の不連続面を要素内に組み込んだ非適合要素を採用し,解のメッシュ依存性が無いすべり面の生成・進展過程を追跡可能な有限要素法プログラムの開発を行った.しかしながら,現在までこの非適合要素を採用した研究には,その解の精度の検証は皆無であった.そこで,研究代表者が考案した経路独立なE積分を利用し上記解法の精度の検証を行った.その結果,非適合要素を用いた解析は非常に精度が良いことが立証できた.

報告書

(4件)
  • 2001 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2000 実績報告書
  • 1999 実績報告書
  • 研究成果

    (65件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (65件)

  • [文献書誌] 阿部孝弘 他3名: "エネルギ解法率破壊基準による長さの異なる平行き裂の進展挙動について"材料. (印刷中). (2002)

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  • [文献書誌] 杉本環 他2名: "不連続面が折れ曲がる場合の強不連続解析の精度検証に関する研究"材料. (印刷中). (2002)

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  • [文献書誌] 阿部孝弘 他3名: "圧縮混合モード荷重下における脆性材料のき裂進展挙動"材料. (印刷中). (2002)

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  • [文献書誌] 矢富盟祥 他1名: "陰解法弾塑性計算アルゴリズムを用いた微小変形土/水練成有限要素法解析"応用力学論文集. Vol.3. 345-356 (2001)

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  • [文献書誌] 矢富盟祥: "連続体力学のエッセンス-その芽生えから非線形連続体力学の確立まで-"土木学会誌. 8月号. 21-26 (2000)

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  • [文献書誌] 志比利秀 他2名: "平面ひずみ非排水圧縮条件下における供試体寸法の変化が正規圧縮粘土の分岐荷重に及ぼす影響"土木学会論文集. 666/III. 181-192 (2000)

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  • [文献書誌] 鱸洋一 他1名: "圧縮荷重下におけるモードII型き裂進展に関する破壊力学的考察"応用力学論文集. Vol3.. 25-35 (2000)

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  • [文献書誌] 杉本環 他2名: "経路不変積分を用いた強不連続解析の精度検証に関する研究"応用力学論文集. Vol3.. 351-362 (2000)

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  • [文献書誌] 橋本堅一 他3名: "鉄筋コンクリート梁部材内のき裂の変形および進展挙動に関する研究"構造工学論文集. Vol.46A. 299-308 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Katoh 他4名: "Ground Deformation Mechanism around a shield Tunnel by the passage of the Tail Void"Proc. of the Second International Symposium on Pre-Failure Deformation Characteristics of Geomaterials-IS Torino 99, Torino, Italy. 725-730 (1999)

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  • [文献書誌] 橋本堅一 他3名: "空隙の干渉を受ける破壊き裂の進展特性に関する研究"破壊力学シンポジウム論文集. Vol.10. 121-126 (1999)

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  • [文献書誌] 橋本堅一 他3名: "圧縮荷重下にある3次元材料内き裂からの破壊き裂進展に関する実験的検討"破壊力学シンポジウム論文集. Vol.10. 97-101 (1999)

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  • [文献書誌] 志比利秀 他1名: "Cam-clayモデルを用いた2層弾塑性体の分岐解析"応用力学論文集. Vol.2. 371-382 (1999)

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  • [文献書誌] 橋本堅一 他2名: "鉄筋コンクリート梁内のき裂の進展挙動と破壊モードに関する研究"応用力学論文集. Vol.2. 21-28 (1999)

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  • [文献書誌] 矢富盟祥 他1名: "圧縮荷重下にある進展き裂のE積分によるエネルギ解法率の有限要素解析"土木学会論文集. 612/I-46. 251-263 (1999)

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  • [文献書誌] C.Yatomi: "Conditions for the Localization of Deformation in Finite Elastic-Plastic Deformations"Proc. of the 4th International Workshop on Localization and Bifurcation Theory for Soil and Rocks, Gifu, Japan. 209-218 (1998)

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  • [文献書誌] 阿部孝弘 他2名: "主き裂先端近傍に平行干渉き裂が存在する場合のE積分によるエネルギ解法率の数値解析"材料. Vol.47No.10. 1059-1064 (1998)

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  • [文献書誌] 志比利秀 他1名: "有限変形非共軸Cam-clayモデルによる中空円柱供試体の非軸対称分岐解析"応用力学論文集. Vol.1. 537-546 (1998)

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  • [文献書誌] 阿部孝弘 他2名: "主き裂の進展が抑制される位置関係における平行干渉き裂の進展挙動について"応用力学論文集. Vol.1. 55-63 (1998)

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  • [文献書誌] 鱸 洋一 他1名: "荷重履歴に伴う摩擦力が存在する進展き裂のE積分の有限要素解析"応用力学論文集. Vol.1. 45-53 (1998)

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  • [文献書誌] 阿部孝弘 他2名: "片側き裂先端近傍に平行干渉き裂が存在する場合のエネルギ解放率によるき裂進展挙動の考察"日本機械学会論文集. Vol.64No.623. 85-90 (1998)

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  • [文献書誌] C.Yatomi 他1名: "On the Energy Release Rate by the Path-Independent E-Intergral and J-intergral for Quasi-Static Creak Growth"Theoretical Studies on Fracture Mechanics in Japan. 87-98 (1998)

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  • [文献書誌] T.Abe: "The Extension Behavior of-Parallel Cracks Based on the Energy Release Rate Criterion"Journal of the Society of Material Science. in print. (2002)

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  • [文献書誌] T.Sugimoto: "On the Examination of the Strong Discontinuity Analysis for a Kinking Discontinuous Surface"Journal of the Society of Material Science. in print. (2002)

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  • [文献書誌] T.Abe: "Crack extension behavior in the brittle material under compress1on mixed mode loadings"lournal of the Society of Material Science. in print. (2002)

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  • [文献書誌] C. Yatomi: "Finite element method analysis of soil/water coupling problems using implicit elasto-plastic calculation algorithm"Journal of Applied Mechanics. Vol. 4. 345-356 (2001)

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  • [文献書誌] T.Shibi: "Influences of Aspect Rate on the Bifurcation Analysis for a Normally Consolidated Clay under the Plane Strain Undefined Compression Loadings"Transaction of the Japan Society of Civil Engineers. No.666. 181-192 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Suzuki: "Mode II crack extension behavior under compressive loads"Journal of Applied Mechanics. Vil. 3. 25-35 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Sugimoto: "On the Examinations of the Strong Discontinuity Analysis by Using the Path Independent Integrals"Journal of Applied Mechanics. Vol. 3. 351-362 (2000)

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  • [文献書誌] K.Hashimoto: "On Extension and Deformation Behavior of Fracture Cracks in Reinforced Concrete Member"Journa1 of Structural Mechanics. Vo1. 46A. 299-308 (2000)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Yatomi: "Essense on the Continuum Mechanics From the Beginning to the Establishment of Non-linear Continuum Mechanics"Journal of the Japan Society of Civil Engineering. 21-26 (2000)

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  • [文献書誌] T. Noda: "Delayed Failure in Soft Clay Foundations"Soil and Foundations. Vol. 40, No. 1. 85-97 (2000)

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  • [文献書誌] A. Asaoka: "Super1oading Yield Sue face Concept for Highly Structure Soil Behavior"Soil and Foundations. Vo1.40, No.2. 99-110 (2000)

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  • [文献書誌] A. Asaoka: "Delayed Compression/Consolidation C1ay due' to Degradation of soil Structure"Soil and foundation. Vol.40, No. 3. 75-85 (2000)

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  • [文献書誌] Y.Katoh: "Ground Deformation Mechanism around a Shield Tunnel by the Passage of the Tail Void"Proc. Of the Second International Symposium on Pre-Failure Deformation Characteristics of Geomaterials-IS Torino. 725-730 (1999)

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  • [文献書誌] K.Hashimoto: "On the Extension Behavior of a Crack Interacting with Voids"Journal of Symposium on Fracture Mechanics. Vol.10. 121-126 (1999)

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  • [文献書誌] T.Shibi: "Bifurcation Analysis in a Two-layer Cam-clay Model"Journal of Applied Mechanics. Vol. 2. 371-382 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hashimoto: "On Extension Behavior of Cracks and Its Fracture Mode in Reinforced Concrete Member"Journal of Applied Mechanics. Vol.2. 21-28 (1999)

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  • [文献書誌] Yatomi: "Finite element analysis of the energy release rate by using the E-integral under the compressive loads"Transaction of the Japan Society of Civil Engineering. No.612,I-46. 251-263 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Hashimoto: "Eiperimental Study on the Crack Extension Behavior under the Three Dimensional Compressive Loads"Journal of Symposium on Fracture Mechanics. Vol.10. 97-101 (1999)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Yatomi: "On the Energy Release Rate by the Path Independent E-integra1 and J-integral for Quasi Static Crack Growth"Theoretical Studies on Fracture Mechanics in Japan. 87-98 (1998)

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  • [文献書誌] K.Abe: "On the Energy Release Rate of a Crack with a Parallel Crack"Journal of Japan Society of Mechanical Engineers. Vo1. 64, No. 623, A. 85-90 (1998)

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  • [文献書誌] Y.Suzuki: "Finite element analysis of the E-integral for a frictional crack under the several loading histories"Journal of Applied Mechanics. Vo1. 1. 45-53 (1998)

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  • [文献書誌] T.Abe: "Crack Extension Behaviors at the Position that an Extension of Main Crack is Interrupted"Journal of Applied Mechanics. Vol.1. 55-63 (1998)

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  • [文献書誌] T.Shibi: "Non-axisymmetrie Bifurcation Ana1ysis in a Hollow Circular Cylinder of a Non-coaxial Cam-c1ay Model"Joumal of Applied Mechanics. Vol. 1. 537-546 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Abe: "E-integral Analysis of a Crack with Parallel Interacting Cracks"Journal of the Society of Material Science. Vol. 47, No. 10. 1059-1064 (1998)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] C.Yatomi: "Conditions for the Localization of Deformation in Finite Elastic-Plastic Deformations"Proc. Of the 4th international Workshop on Localization and Bifurcation Theory for Soil and Rocks, Gifu, Japan. 209-218 (1998)

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      2001 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 杉本環他2名: "不連続面が折れ曲がる場合の強不連続解析の精度検証に関する研究"材料. (掲載可). (2002)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 阿部孝弘他3名: "エネルギ開放率規準による長さの異なる平行き裂の進展学動について"材料. (掲載可). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 阿部孝弘他3名: "圧縮混合モード下における脆性材料のき裂進展学動"材料. (掲載可). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 矢富盟祥他1名: "陰解法弾塑性アルゴリズムを用いた微小変形土/水連成有限要素解析"応用力学論文集. Vol.4. 345-356 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 志比利秀他2名: "平面ひずみ非排水圧縮条件下における供試体寸法の変化が分岐荷重に及ぼす影響"土木学会論文集. 666/III3. 181-192 (2000)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 杉本環他2名: "経路不変積分を用いた強不連続解析の精度検証に関する研究"応用力学論文集. Vol.3. 351-362 (2000)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 志比利秀 他2名: "平面ひずみ非排水圧縮条件下における供試体寸法比の変化が正規圧密粘土の分岐荷重に及ぼす影響"土木学会論文集. No.666 III-53. 181-192 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 矢富盟祥: "連続体力学のエッセンス-その芽生えから非線形連続体力学の確立まで-"土木学会誌. 21-26 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 杉本環 他2名: "経路不変積分を用いた強不連続解析の精度検証に関する研究"応用力学論文集. Vol.3. 351-362 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 鱸洋一 他1名: "圧縮荷重下におけるモードII型き裂進展に関する破壊力学的考察"応用力学論文集. Vol.3. 25-35 (2000)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本堅一 他3名: "鉄筋コンクリート梁部材内の破壊き裂の変形および進展挙動に関する研究"構造工学論文集. Vol.46A. 299-308 (2000)

    • 関連する報告書
      2000 実績報告書
  • [文献書誌] 矢富盟祥 他1名: "圧縮荷重下にある進展き裂のE積分によるエネルギ解放率の有限要素解析"土木学会論文集. No.612 I-46. 251-263 (1999)

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      2000 実績報告書
  • [文献書誌] Yasuhiro Katoh,他4名: "Ground deformation mechanism around a shield tunnel by the passage of the tail boid"Proc. of the 2nd Int. Nat. Synpo. on Pre-failure deformation. 725-730 (1999)

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      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 矢富盟祥他1名: "Cam-clayモデルを用いた2層弾塑性体の分岐解析"応用力学論文集. Vol.2. 371-382 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 橋本他2名: "鉄筋コンクリート梁内のき裂の進展挙動と破壊モードに関する研究"応用力学論文集. Vol.2. 15-19 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] C.Yatomi: "Conditions for the Localization of Deformation infinite Elastic-Plastic Deformations"Proc. of 4th Int. Conf. on Localization and Bifurcation Theory. 209-218 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] C.Yatomi 他1名: "On the energy release rate by the Path/Independent E-integral and J-integral for Quasi-Static Crack Growth"Theoretical Studies on Fracture Mechanics. Vol.1. 87-98 (1998)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] C.Yatomi 他1名: "Antisymmetric Bifurcation Analysis in a Circular Cylinder of a Non-Cruxial Cam-Clay model"Proc. of the Int. Symp. on Deformation and Failure. 9-64 (1997)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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