| 研究課題/領域番号 |
20K14827
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
橋本 涼太 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (60805349)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 石積壁 / 浸透－変形連成解析 / 地震 / 降雨 |
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| 研究実績の概要 |
石積壁などの柔な壁面を持つ抗土圧構造物は、変形を許容する構造であるため変形量に基づく維持管理が重要である。特に近年、地震を経験し変形を生じた後に強い雨によって崩壊に至った事例が見られ、地震後の変形量とその後の浸透時の耐久性を評価する手法が必要である。本研究では、研究代表者が開発してきた離散体－連続体の相互作用解析技術に不飽和地盤の力学理論を融合・発展させ、地震による擁壁の変形から再度の地震または降雨といった次の外力による崩壊に至るまでの挙動を一連の流れで解析する技術の開発を目指す。
初年度である令和2年度は、不飽和浸透－変形連成現象を考慮した離散体－連続体の相互作用解析技術の開発を進めた。開発手法のベースとなっている離散体－連続体連成解析技術（マニフォールド法－不連続変形法連成解析）は、連続体どうしの接触・滑り・分離を考慮した力学現象を解析する手法であり、相互接触を考慮した解析対象全体の運動方程式の時間離散化にNewmarkのβ法を用いた陰解法ベースの手法である。接触面の摩擦力の更新にリターン・マッピング法を、非線形方程式の求解にNewton-Raphson法を用い、反復計算の過程での地盤材料ならびに接触に関するマトリックスには整合接線剛性を使用している。これにより、石積の挙動を支配する摩擦挙動を効率よく精緻に解析することを可能にしている。不飽和浸透－変形連成問題への拡張にあたっては従来コードで採用している陰解法の利点を最大限に発揮することが望ましい。そのための定式化を行い、解析コードに実装した。また、開発した解析コードを用いて既存の浸透模型実験の再現解析を行い、妥当性を確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度取り組んだ不飽和浸透－変形連成現象を考慮した地盤－石積構造連成系の数値解析コードは、本研究課題の核となる技術であり、その開発が進んだことで今後の模型実験の再現シミュレーション等を通じた石積壁の挙動評価に移ることができる。したがって、本年度の成果は研究課題全体を大きく推し進めるものであった。
しかしその一方で、今後行う解析結果を元にして実現象を分析する上で重要である熊本城などの実構造物のデータに関しては、新型コロナウイルス感染症の感染拡大による現地調査等の中止により取得が難しい状況が進んでいる。また、2年度目以降に海外研究機関にて実施予定の模型実験についても同様の理由により調整に遅れが生じている。したがって、2年度目以降の状況によっては計画の軌道修正を必要とする可能性がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画では2年度目である令和3年度に海外研究機関での模型実験を実施する予定であったが、上述の通り、新型コロナウイルス感染症の影響により現地調査や海外研究機関での実験実施については引き続き困難な状況が続いている。したがって、まず令和2年度に開発した解析手法をベースとした数値実験により、地震と降雨が連続して起こる場合の石積壁の挙動を検討する。模型実験に先行して得られた解析結果に基づいて実験で検討すべき条件を探索し、最終年度である3年度目以降の研究遂行につなげる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い、国内の調査出張の計画を中止したため、その旅費を次年度へ繰り越すこととした。次年度以降、調査が可能になり次第執行する予定である。
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