| 研究概要 |
本研究においては、軟弱地盤にさまざまな外力が作用した場合の挙動を、初期状態から大変形・破壊まで連続的に解くための手法の開発を目指した。本研究では,固体力学とは全く異なる発想で、流体力学的アプローチ法によって地盤の変形問題の解析に挑戦した。以下に述べる2つの解析手法を提案し,その妥当性について検証した。
まず1つ目の手法は,Bingham粘性流体とVOF法を組み合わせた解析手法である。この解析手法を用いて,液状化した地盤の側方流動解析を実施した。解析の結果,模型実験等で得られている相似則が再現できた。また,盛土地盤のすべり破壊現象について,数十mのすべり破壊現象を再現することができた。
2つ目の手法は,圧縮性流体と非圧縮性流体を同時に解くことができるCIP法の採用である。ここでは,数値解析の高速化のために連立方程式の解法に不完全LU分解付き自乗共役勾配法(ILUCGS法)を新たに導入した。この解析手法においても地盤のモデルとしてBingham粘性流体を組み込んだ。まず,液状化地盤の側方流動問題については,1つ目の手法と同様に模型実験の解析を行い,提案されている相似則を高精度で再現した。また,軟弱粘土の力学挙動に関する解析として,軟弱地盤上に構築される補強土地盤について検証した。補強材の引張拘束効果を異流体間の表面張力の増大でモデル化することにより,非常に軟弱な地盤上にも補強材の効果によって固体的な盛土が構築できる可能性を示した。
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