| 研究課題/領域番号 |
15360249
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
地盤工学
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
山田 恭央 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究, 教授 (90111476)
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| 研究分担者 |
松島 亘志 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究, 助教授 (60251625)
榊原 潤 筑波大学, 大学院・システム情報工学研究, 助教授 (10292533)
小長井 一男 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50126471)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
14,700千円 (直接経費: 14,700千円)
2005年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2004年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2003年度: 8,300千円 (直接経費: 8,300千円)
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| キーワード | 液状化 / 地盤流動 / 可視化実験 / PIV / LAT / DEM / SPH / マイクロメカニックス / 杭基礎 / 微視力学 / 構成則 / 流動 / 個別要素法 |
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| 研究概要 |
液状化に伴う流動は、液状化してせん断抵抗力を失った地盤が、数mにも達する大きな変位を生じる現象であり、その流動圧によって橋梁や建物の基礎杭が被害を受ける。我が国では海岸線沿いに多くの大都市が立地しており、このような液状化・流動化危険地域において適切に杭の設計を行うための設計体系の立案が急務とされている。
もともと固体的であった飽和地盤が強震動により液状化すると、その後はあたかも流体のように振る舞うが、ある大きさ以上のせん断歪みに到達すると急激にせん断剛性が回復して、その後は再び固体のように振る舞う。本研究では、このような複雑な材料特性のモデル化を粒状体の微視力学を用いて検討し、流動地盤と杭の大変形相互作用を解析するための解析手法を構築した。主な研究成果を以下に示す。
(1)液状化し流動する地盤の可視化実験手法の構築とPIV解析結果の考察
高速度カメラとPIV解析を組み合わせて、液状化地盤の流動特性を定量評価できるシステムを開発した。通常の砂を用いてアクリル土槽側面や地表面を可視化する方法に加え、LAT(Laser援用Tomography)を用いて、ガラス粒状体の内部を可視化する方法も提案し、流動地盤中の杭周りの挙動を検討した。
(2)SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)法による流動化地盤のシミュレーション
流動地盤の大変形解析が可能なSPH法を用いて、液状化した地盤の変形解析を行い、既往の振動台実験結果との比較を行った。ここでは、液状化地盤をビンガム流体、またはNewton流体+弾性固体として解析し、液状化地盤のせん断剛性回復挙動等の実験結果を再現できることを確認した。
(3)個別要素法による液状化地盤の微視的流動特性の検討
間隙流体を考慮しない定体積繰り返しせん断試験解析より、液状化と流動を妥当に表現できること、液状化後の粒状体の構造を評価できる新たなテンソルの提案等を行った。
(4)粒状体の微視力学に立脚した構成則の提案
粒状体の微視的挙動に立脚した構成モデルの提案を行った。
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