地盤材料におけるすべり面の進展に関する理論的・実験的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650401
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 堀井 秀之 東京大学, 工学部, 助教授 (10181520)
• 研究分担者: 宋 河原 東京大学, 工学部, 講師 (10226722) ; 山口 栄輝 東京大学, 工学部, 助教授 (90200609)
• キーワード: 変形局所化 / 破壊力学 / マイクロメカニクス / 支持力 / すべり面 / 寸法効果 / レーザースペックル法 / マッチング法

研究概要

人口軟岩に対して室内実験を行った。2次元的な試験を行えるように平面ひずみ供試体を準備し、上部表面上のフーチングに編心荷重を加え、片側から発生・安定成長するすべり面を観測した。レーザースペックルにより、表面変位を測定した。さらに人口軟岩の表面変位場の計測に適した方法として画象解析の手法の一つであるパターンマッチングを利用したマッチング法を開発し、変位場、ひずみ場の計測を行った。
変形の局所化を引き起こす微視的構造に着目し、マイクロメカニクスの手法を用いて、変形局所化のメカニズムを解明した。微視的メカニズムを取り込んだ力学モデルを構築した。微視的メカニズムとしてはマイクロスリップモデルを考え、分散するマイクロスリップの成長とその局所化を数値シミュレーションした。さらに、平均化の操作を行い、巨視的な量に関する支配方程式を導いた。微視的構造間の相互干渉が局所化の原因であることが明かとなった。
さらに、基礎・斜面・地中構造物等の構造物に対して、すべり面の発生・成長を再現・予測しうる解析手法の確立を図った。すべり面を変位の不連続面とモデル化し、境界要素法と有限要素法を重ね合わせ、すべり面には境界要素を用い、材料の非線形挙動・全体の境界条件を有限要素法により取り扱う、新しい解析手法を提案した。
さらに不連続面を有する有限要素を用いた有限要素解析プログラムの開発も行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Okui,H.Horii,N.Akiyama: "A micromechanics-based continuum theory for strain localization and softening under compression" Fracture Mechanics of Concrete Structures,Proc. of First Int. Conf. on Fracture Mechanics of Concrete Structures,June 1-5,1992.
• [文献書誌] 275-280 (1992)
• [文献書誌] Y.Okui,H.Horii,J.Satou,N.Akiyama: "A Continuum theory based on micromechanics for interacting damage" Proc.of Localized Damage 92,July 1-3,1992. 2. 439-451 (1992)
• [文献書誌] M.Cai H.Horii: "A constitutive model of highly jointed rock masses" Mechanics of Materials. 13. 217-246 (1992)
• [文献書誌] 佐藤 純哉,奥井 義昭,堀井 秀之,秋山 成興: "微視構造の相互干渉を考慮した連続体理論による脆性材料の変形解析" 土木学会第47回年次学術講演会 講演概要集. 1. 36-37 (1992)
• [文献書誌] 長谷川 光正,奥井 義昭,斉藤 稔,堀井 秀之,秋山 成興: "連続体理論による圧縮荷重下における粒状体の変形解析" 土木学会第47回年次講演会演会 講演概要集. 1. 18-19 (1992)
• [文献書誌] 奥井 義昭,堀井 秀之: "岩石の微視構造を考慮した損傷理論" 第42回応用力学連合講演会 講演集. 423-424 (1993)