| 研究課題/領域番号 |
03650410
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
室 達朗 愛媛大学, 工学部, 教授 (00025967)
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| 研究分担者 |
河原 荘一郎 愛媛大学, 工学部, 助手 (50169752)
深川 良一 愛媛大学, 工学部, 確教授 (20127129)
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| キーワード | 軟岩 / 掘削機構 / 非定常掘削 / すくい角 / 鉛直貫入力 / せん断強度 / グラブバケット / F.E.M.解析 |
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| 研究概要 |
軟岩の非定常掘削が.せん断型あるいは亀裂型のいずれの破壊パターンによって行われるのかを解析的に明らかにすることを目的として.有限要素法による解析を行った。この解析では.非定常掘削現象を平面ひずみ場における弾塑性・大変形問題として取り扱った。圧縮側の降状条件はDruker‐Prager条件を.引張側は圧裂引張,一軸圧縮のモール円の放物線包絡線を使用した。刃物角30度の平刃にてすくい角は-20〜30度の6通り.鉛直貫入力は10.18kgf/cm.軟岩のせん断強度は0.96.1.56kgf/cm^2を対象にした。解析手順としては.鉛直貫入力を付加した後.掘削刃に水平方向に強制変位を与えた。要素形状は3節点三角形要素であり.節点数約300.要素数約540である。この解析の結果.以下のことが判明した。
1)すくい角が小さくなるにしたがって.またせん断強度が小さく鉛直貫入力が大きいほど.初期貫入深さが増大する。
2)掘削距離2cmまでの刃先の軌跡より算定した貫入抵抗係数は.すくい角10または20度で最小となり.このとき刃先が最もくい込みやすい。また.せん断強度が小さいほど貫入抵抗係数が小さくなる。これらのことは.実測値と定性に一致する。
3)いずれのすくい角においても.せん断型の破壊パターンを示す。軟岩は進行性破壊の傾向を示し.すなわち刃先直下より掘削刃に面した要素が破壊した後.刃先からの距離に比例して深さ方向.前方向ともに破壊が進行していく。掘削距離1cmのときのせん断破壊領域は.刃先より深さ4〜7cm.前方7〜9cmに及ぶ三角形を形成する。このとき.すくい角の影響はほとんどなく.せん断強度が小さく鉛直貫入力が大きいほど.破壊領域は広くなる。
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