| 研究概要 |
均質化理論に基づくマルチスケール解析を応用して,岩石の力学特性と不連続面分布の画像データから内部構造を平均化して,岩盤の力学特性を評価する手法を開発しているが,線形解析のため実用化に向けては評価精度に難がある.本研究では,このモデルをプロトタイプとして,不連続面の開閉に伴う剛性の変化,不連続面の進展・連結などの非線形挙動を取り入れて手法を精緻化し,岩盤のマクロ的な変形・強度特性を予測評価する平均化手法の高精度化・実用化を図った.
セメントと石膏を基質部材料として規則的な不連続面を配置した供試体の一軸圧縮破壊試験を実施し,その結果をもとに,不連続面の開口・閉合に伴う剛性の変化を連続体において表現するための非線形構成則を定式化した.このモデルにより,連続体的な解析において無数に分布する不連続面の開閉による非線形な挙動が表現できるようになった.そして,その構成則による亀裂の閉合を考慮した非線形挙動に加えて,その亀裂の閉合に伴う強度増加を評価するための極限荷重解析を組み合わせて,非線形マルチスケール解析システムを構築した.その極限解析では,高速化と大容量化を図るために,内点法に基づく主双対有限要素解析をミクロ構造解析に適用している.
検証例題として,規則的に亀裂を配置した石膏供試体の一面せん断強度,並びに岩盤の原位置ブロックせん断試験の予測解析を行ったところ良好な結果を得ることができ,実用化に向けたプロトタイプの完成をみた.
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