マイクロメカニックスの手法による砂の液状化機構解明に関する実験的研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12450187
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 小田 匡寛 埼玉大学, 工学部, 教授 (90008855)
• 研究分担者: 中瀬 仁 東電設計(株), 技術開発部, 課長(研究職) ; 岩下 和義 埼玉大学, 工学部, 助教授 (40203377) ; 鈴木 輝一 埼玉大学, 工学部, 助教授 (70282423) ; 川本 建 埼玉大学, 工学部, 助手 (50292644) ; 風間 秀彦 埼玉大学, 地圏科学研究センター, 助教授 (40008868)
• キーワード: 液状化 / 数値解析 / 非排水繰返し三軸試験 / 土構造 / 異方性 / 浸透破壊

研究概要

平成12〜13年度の研究は、1)水との連成を考慮した液状化解析用個別要素法プログラム(DEM)を開発し、その結果を使って、2)流動化のメカニズムを粒子レベルで解明し、流動化に及ぼす種々の影響因子を具体的に解明することにある。また、解析用プログラムの信頼性を確認する目的で、3)浸透流による地盤の破壊現象を室内実験と数値実験の両面から検討した。その研究経過を要約すれば以下の通りである。
1)水との連成を考慮した液状化解析用個別要素法プログラムの開発(鈴木、田中、中瀬):プログラムの信頼性を確認する目的で、浸透流に伴う地盤の破壊・パイピング現象を解析し、その結果を実験と比較検討した。プログラムは、現象を定性的に再現する事が確認された。特に破壊後の流動機構について、定性的ながら、数値実験の結果は室内実験の結果と一致した。現在、この成果を論文として取りまとめ中である。
2)DEMによる数値実験(岩下、小田):DEMにより、体積一定下で繰返しのせん断の数値実験を行い、流動化の微視的機構について検討した。また、数値シミュレーションを高速流れの問題にも拡張するために、解析モデルの拡張と室内実験を実施した。その成果は、研究計画の終了する平成14年度までに発表する予定である。
3)非排水繰返しせん断試験による液状化実験(小田、川本):平成12に引き続き、豊浦砂を試料とした非排水繰返し三軸試験を行い、液状化強度に及ぼす初期構造異方性、不均質(層状構造)、誘導構造異方性、粒度組成の影響を検討した。またX線CTにより、液状化供試体の土粒子の構造を解析した。その成果の一部は、ASCEに発表した。

研究成果

• [文献書誌] M.Oda, K.Kawamoto, K.Suzuki, H.Fujimori, M.Sato: "Microstructural Interpretation of reliquefaction of saturated granular soils under cyclic loading"J.Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,ASCE. 127(5). 416-423 (2001)
• [文献書誌] M.Oda, K.Suzuki, K.Kawamoto, K.Iwashita, S.Takahashi: "Micro-structural change during shearing and its contribution to the re-liquefaction phenomena of saturated granular soils under cyclic"In Bifurcation and Localization Theory in Geomechanics,Balkema. 263-270 (2001)
• [文献書誌] K.Iwashita, M.Oda: "Micro-deformation mechanism of shear banding process based on modified distinct element method"Powder Technology. 109. 192-205 (2000)
• [文献書誌] M.Oda, K.Iwashita: "Study on couple stress and shear band development in granular media based on numerical simulation analyses"Int.J.Engineering Science. 38. 1713-1740 (2000)
• [文献書誌] K.Kawamoto, M.Oda, K.Suzuki: "Hydro-geological study of landslides caused by heavy rainfall on August 1998 in Fukushima,Japan"J.Natural Disaster Science. 22(1). 12-23 (2000)
• [文献書誌] 鈴木輝一, 小田匡寛, 川本建, 藤森啓之: "三軸試験装置における飽和砂の再液状化抵抗に及ぼす構造異方性の影響"構造工学論文集. 46A. 289-298 (2000)