斜面崩壊の予測と対策工の効果を評価するための数値解析手法の提案と設計への適用

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550492
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 鵜飼 恵三 群馬大学, 工学部, 教授 (60018827)
• 研究分担者: 蔡 飛 群馬大学, 工学部, 助手 (20312902) ; 若井 明彦 群馬大学, 工学部, 助教授 (90292622)
• キーワード: 斜面安定 / 斜面対策工 / 安全率 / 集水井工 / 杭工 / アンカー工 / 斜面災害

研究概要

豪雨などが原因で斜面崩壊が発生すると、補修・補強のために排水工、杭工、アンカー工などの斜面対策工が施工されるのが普通である。斜面対策工の設計は、これまで力とモーメントのつり合いを基本とした極限平衡法により行われてきた。しかし、この方法では、地盤と対策工の変形、相互作用、3次元性などが考慮できない。このような問題を解消するために弾塑性FEMを基本とした解析法・設計法を筆者らは提案してきた。平成14年度に基礎的な研究を終了し、平成15年度は実際の地すべりへの適用とFEMを利用した設計法の提案を行った。平成15年度の研究成果は次のようにまとめられる。
(1)群馬県生須地すべりを対象にして、地滑り対策効果が最大となるような集水井の規模や配置方法の最適化を3次元飽和・不飽和浸透流FEMにより解析する方法を提案した。この方法を用いることで、相当なコスト削減を達成することが可能になった。また、従来の観測結果に基づいて確率年降雨量とすべり変位量の関係を提示し、注意、警戒、避難に対応する基準実効雨量を設定することができた。
(2)斜面崩壊の3次元性を考慮した抑止杭の設計法を提案した。設計の基本は、3次元極限平衡法に基づくが、従来用いられているホフランド法の間題点をわかりやすく指摘し、より精度が高い3次元簡易ヤンブ法の利用を推奨した。このようにして設計された抑止杭の配置や規模の正確さを検証するために、3次元弾塑性FEMを用いる方法を提案した。

研究成果

• [文献書誌] Fei Cai, Keizo Ugai: "Reinforcing mechanism of anchors in slopes : a numerical comparison of results of LEM and FEM"INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS. Vol.27. 549-564 (2003)
• [文献書誌] 蔡飛, 鵜飼恵三: "アンカー工による斜面の補強効果一極限平衡法と弾塑性FEMの比較"日本地すべり学会誌. 第40巻・4号. 266-272 (2003)
• [文献書誌] 若井明彦, 鵜飼恵三, 清水義彦, 長田健吾: "がけ崩れによる土砂到達範囲のDEMシミュレーションと簡易予測法の提案"日本地すべり学会誌. 第40巻・5号. 366-376 (2004)
• [文献書誌] Ugai, K., Waka A., Cai F., Kuraoka S: "Mechanism of Occurrence and Preventive Works of the Namasu-landslide in Gunma, Japan"Proc. of lnternationa1 Conference on Slope Engineering. Vol.1. 529-533 (2003)
• [文献書誌] 鵜飼恵三, 若井明彦, 蔡飛ほか: "弾塑性有限要素法がわかる"地盤工学会. 200 (2003)