| 研究実績の概要 |
本研究では、杭基礎を利用した地中熱利用ヒートポンプシステム（エネルギーパイル）に着目し、地盤と構造物（杭基礎）、流体中の熱移動、流体の移動、土骨格の変形の連成を考慮した不飽和熱-流体-力学連成解析手法を開発する。特に、繰返し加熱および冷却の負荷が作用した場合の、杭の軸力変化や熱伝導による地盤変形、およびそれらの相互作用について、不飽和土の熱-流体-力学連成解析により明らかにする。再現解析は杭体に温度上昇を与えるケース、温度上昇と軸荷重を与えるケースについて実施し、杭基礎-地盤系の熱力学挙動に与える影響要因について検証し、基本的な知見を整理する。
本年度は、熱-弾・熱-粘塑性構成式を用いた粘性土地盤の熱-流体-力学挙動の数値解析法の支配方程式の定式化を行い、Lalouiら(Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., 2006)による実証試験の再現解析のためのモデル作成、材料定数の決定を行った。杭材料（鉄筋コンクリート）は熱膨張を考慮した熱-弾性体としてモデル化し、地盤は土粒子の熱膨張と熱粘塑性を考慮した熱-弾粘塑性体（岡ら, 応用力学論文集, Vol.6, pp.427-436, 2003）としてモデル化した。これにより、杭体の温度上昇による変形、地盤の温度変化に伴う熱粘塑性ひずみによる間隙圧変化および変形を再現することが可能である。
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