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2021 年度 実績報告書

液状化中の誘導異方性の変化を考慮した再液状化被害予測手法の開発と対策効果の検証

研究課題

研究課題/領域番号 19H02402
研究機関東北大学

研究代表者

山田 正太郎  東北大学, 工学研究科, 准教授 (70346815)

研究分担者 京谷 孝史  東北大学, 工学研究科, 教授 (00186347)
中野 正樹  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (00252263)
淺岡 顕  公益財団法人地震予知総合研究振興会, 地震防災調査研究部, 副首席主任研究員 (50093175)
野田 利弘  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80262872)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワード液状化 / 再液状化 / 水~土連成解析 / 弾塑性 / 動的解析 / 誘導異方性
研究実績の概要

これまでに室内実験を元に液状化中に誘導異方性の系統的な変化が生じていることに加え,液状化終了時の異方性の状態が再液状化抵抗に大きな影響を与えることを明らかにしている.砂質土が示すこのような液状化・再液状化挙動を数値的に再現するために,SYS Cam-clay modelとDrucker-Prager modelを融合した複合負荷弾塑性構成式を提案した.また,動的な水~土連成解析において安定して計算が行えるように,同モデルの応力および内部変数の更新アルゴリズムを構築した.さらに一次元解析をベースに液状化および再液状化現象の諸特性が説明できることをこれまでに示してきた.
本年度は,前年度までに開発した計算コードを用いて液状化対策工法の対策効果について調べた.数ある液状化対策工法の中で浸透固化処理工法に焦点を当てて数値的再現を試みた.はじめに,複合負荷弾塑性構成式によって浸透固化処理土の三軸液状化試験のシミュレーションを実施し,その繰返しせん断挙動が概ね再現できることを示した.次に,盛土法尻直下を浸透固化処理工法により改良した場合を想定して水~土連成解析を実施した.その結果,開発した動的問題に対応可能な水~土連成解析コードを用いて,浸透固化処理工法が液状化および地震後の沈下を大幅に抑制できることを例証した.この解析例に見られるように,開発した数値解析コードでは,液状化から地震後の圧密までを統一的に扱うことが可能である.本研究を通して,このような飽和地盤を対象とした統一的数値解析理論・数値解析コードを開発することができた.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Finite-Deformation Cam-Clay Model Considering Elastic Dilatancy and Soil Skeleton Structure2023

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shotaro、Noda Toshihiro
    • 雑誌名

      International Journal of Geomechanics

      巻: 23 ページ: 04022289-1~14

    • DOI

      10.1061/IJGNAI.GMENG-7117

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SOIL-WATER COUPLED ANALYSIS METHOD WITH CAM-CLAY MODEL BASED ON MULTIPLICATIVE DECOMPOSITION OF DEFORMATION GRADIENT2022

    • 著者名/発表者名
      KUBOTA Tomoya、YAMADA Shotaro、KYOYA Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. C (Geosphere Engineering)

      巻: 78 ページ: 251~260

    • DOI

      10.2208/jscejge.78.3_251

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite Element Analysis of Expansive Bedrock Considering Electro-chemo-mechanical Coupling Phenomena in Crystal Layers of Clay Minerals and Internal Structural Degradation2022

    • 著者名/発表者名
      Hoshi Keitaro、Yamada Shotaro、Kyoya Takashi
    • 雑誌名

      Rock Mechanics and Rock Engineering

      巻: 55 ページ: 7387~7407

    • DOI

      10.1007/s00603-022-02997-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Method to Introduce the Cementation Effect into Existing Elastoplastic Constitutive Models for Soils2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shotaro、Sakai Takayuki、Nakano Masaki、Noda Toshihiro
    • 雑誌名

      Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering

      巻: 148 ページ: 04022013-1~14

    • DOI

      10.1061/(ASCE)GT.1943-5606.0002727

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combined-loading elastoplastic constitutive model for a unified description of the mechanical behavior of the soil skeleton2022

    • 著者名/発表者名
      Yamada Shotaro、Noda Toshihiro、Nakano Masaki、Asaoka Akira
    • 雑誌名

      Computers and Geotechnics

      巻: 141 ページ: 104521-1~24

    • DOI

      10.1016/j.compgeo.2021.104521

    • 査読あり
  • [学会発表] Reconstruction of isotropic Cam-clay model based on finite deformation theory2023

    • 著者名/発表者名
      Abe, Y., Yamada, S., Kyoya, T.
    • 学会等名
      17th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Reconstruction of Cam-clay model based on finite deformation theory guaranteeing the existence of the state boundary surface2023

    • 著者名/発表者名
      Abe, Y., Yamada, S., Hoshi, K., Kyoya, T.
    • 学会等名
      XVII International Conference on Computational Plasticity
    • 国際学会
  • [学会発表] 変形勾配の乗算分解理論に基づく等方性Cam-clay modelの再構築2022

    • 著者名/発表者名
      阿部悠太, 山田正太郎, 京谷孝史
    • 学会等名
      令和3年度土木学会東北支部技術研究発表会
  • [学会発表] 動的問題における陰的Runge-Kutta法による時間積分法の構築および検証2022

    • 著者名/発表者名
      米田玄徳, 山田正太郎, 京谷孝史
    • 学会等名
      計算工学講演会論文集
  • [学会発表] Eshelby-zeta 応力を用いた有限変形等方性 Cam-clay model の構築2022

    • 著者名/発表者名
      阿部悠太, 山田正太郎, 京谷孝史
    • 学会等名
      計算工学講演会論文集
  • [学会発表] 変形勾配の乗算分解型等方性 Cam-clay model の再構築2022

    • 著者名/発表者名
      阿部悠太, 山田正太郎, 京谷孝史
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会講演概要集
  • [学会発表] Reconstruction of isotropic Cam-clay model based on multiplicative decomposition of deformation gradient2022

    • 著者名/発表者名
      Abe, Y., Yamada, S., Kyoya, T.
    • 学会等名
      15th World Congress on Computational Mechanics (WCCM-XV) and 8th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics (APCOM-VIII)
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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