| 研究課題/領域番号 |
63550360
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| 研究機関 | 岐阜大学 |
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研究代表者 |
宇野 尚雄 岐阜大学, 工学部, 教授 (70021582)
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| 研究分担者 |
杉井 俊夫美 岐阜大学, 工学部, 助手 (90196709)
佐藤 健 岐阜大学, 工学部, 助教授 (80135326)
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| キーワード | 浸透破壊 / 限界動水勾配 / 進行性破壊 / 土粒子性状 / 非均質性 / シミュレ-ション / 水平一次元透水場 |
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| 研究概要 |
透水場が浸透破壊に及ぼす影響を調べるために水平一次元透水場の実験を円筒管を用いて行った。その結果、(1)鉛直一次元透水場での浸透破壊に較べて、1〜3割程度の動水勾配で破壊発生し、(2)粒子形状、粒径、密度といった土粒子性状が浸透破壊発生に大きく影響を及ぼしていることを見い出した。二次元透水場での破壊形態と水みちの進展・拡大の様子を調べるために土槽を用いた実験を実施した。土槽底部からの鉛直上昇流試験より、(3)浸透破壊の引金となる空洞・水みちの進行方向は、同一密度であっても異なっており、局部的非均質性等によるロ-カルコンディションに強く依存している。(4)地表面の針金の変状は水みち拡大のかなり初期の段階で確認でき浸透破壊を進行性破壊現象とみた場合に地表面での支持力減少は比較的早い段階に発生する現象であることを確認した。領域の幾何学的性状をいろいろ変化させて、特に屈曲部付近での浸透破壊現象を検討した。一連の実験結果より(5)破壊の進行形態として(1)下流側地表面の上昇→(2)屈曲部における水みち発生、鉛直部分膨張→(3)水みちの地表面への拡大・対流現象、が確認できた。(6)水平流れから鉛直流れに移行する過渡的では、鉛直底面部での有効重量の総和が浸透破壊発生を検討する際の1つの指標になり得る、ことがわかった。
有限要素法あるいは確率論的手法を用いて浸透破壊現象のシミュレ-ションも行った。主な成果として、(7)最大動水勾配を考慮することにより、二次元透水場での浸透破壊発生可能領域予測できる。(8)破壊後の要素の透水係数を変化させることにより浸透破壊現象の拡大状況が追跡できる。(9)Mohr-Coulombの破壊基準を用いて浸透破壊現象のシミュレ-ションを試み、塑性域の発生・拡大状況が室内実験と概ね対応していることを確認した。
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