| 研究概要 |
地盤材料のようなひずみ軟化特性を示す材料の境界値問題はひずみの局所化、数値的不安定性など多くの困難を抱えている。有限要素の大きさに依存するひずみ軟化特性を与える定式化によりこの問題の解決を図り、解析の客観性を得る方法を開発した。非関連流れ則を考慮した弾塑性有限要素解析手法を用いて模型実験を解析し、砂の強度の異方性,応力レベルの依存性,ひずみ軟化および剪断帯の発生をすべて考慮した解析により、はじめて実験結果を良好に再現できることが明らかになった。
非線形解法についても新たな手法の開発を行った。Explicit型の解法を適用した動的緩和法は、並列処理方式の解法に適しており、さらに地盤のような内部摩擦を有する材料に対しても有効である。しかし、Explicit型の解法では、地盤と金属製の構造物の相互作用解析などでは、解の収束性が落ちることも見出された。この問題を解決するために、さらにImplicit-Explicit型の三次元動的緩和法を開発し、擁壁状の抗土圧構造物の実験と比較した。Implicit-Explicit型の解法は崩壊時の挙動も実験とよく一致する結果を与えることが検証された。
地盤における浸透水の流動に伴う浸透力で構造物基礎が崩壊する事例が多いことから、浸透流及び弾塑性構成モデルを用いた有限要素解析手法を適用して、浸透破壊解析を行い、室内モデル実験と比較した。開発した解析手法を室内実験に適用し、解析結果と実験結果が良く一致することが確認された。
一面剪断試騨、斜面安定問題に開発した弾塑性解析手法を適用した。特に斜面安定問題について、二次元解析と三次元解析の結果を比較したところ、実験とほぼ一致した崩壊荷重が得られた。粘着力を有する湿潤斜面の崩壊については、斜面端部にフーチング荷車を作用させた実験を行い、弾塑性有限要素解析が有効であることが確認され。今後より詳しく斜面崩壊の検討を進めていく上で高い適用性があると思われる。
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