2013 Fiscal Year Annual Research Report
個別要素法による地盤材料のモデル化に基づく地盤挙動予測/実務設計への適用
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12J03347
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
福元 豊 京都大学, 農学研究科, 特別研究員DC1
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| Keywords | 数値シミュレーション / 個別要素法 / 格子ボルツマン法 / 粒状体 / 石積み擁壁 / 並列コンピューティング / 固液混相流 / 地盤工学 |
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| Research Abstract |
粒子ペースのシミュレーション手法を地盤・土構造物の破壊問題・動的問題へと適用を進めた. 解析対象は地震時のダム堤体リップラップ(張石)変状問題(研究A-1)と石積み擁壁の安定問題(研究A-2)とした. また, 地盤のミクロな力学機構とマクロな挙動との関係性(研究B)についての研究も行った.
研究A-1 : 前年度までに開発した3次元解析用のDEMプログラムを用いて, 堤体法面に配置されたリップラップの地震時における破壊の形態を調べた. その結果, 提案した手法によって, 実際に地震被害を受けたダム堤体におけるリップラップの変状の様子をダム堤体の滑り破壊と合わせて再現可能であることがわかった.
研究A-2 : 遠心模型実験を基にしたDEMシミュレーションを3次元で行った, 実験結果と計算結果を比較することで, 石積み擁壁の安定性・地震時変形を検討する上でDEMを用いた粒子ベースのモデル化が有効であることを示した. また, 石積み構造物の倒壊モードに築石の形状が多大な影響を与えることがわかった. 本年度前半までに得られたこれらの知見は, 本年度後半に英文ジャーナルへ投稿した.
研究B : 本年度は, 前年度までの成果を発展させて, 浸透流を伴う粒状体のマイクロメカニクスを調べるために, DEMとLBM(格子ボルツマン法)を連成させたプログラムの開発に取り組んだ, GPUを用いて3次元条件で高速に計算するために, 固液連成モデルの選択を工夫し, 高い並列性を実現したプログラムを完成させた, それに加えて, 開発した手法の地盤の浸透破壊問題への適用性を検証し, その有効性を示した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
固液混相流計算用のシミュレータが今年度中に完成し, それを使用する段階に入ったので, 地盤のマイクロメカニクスに関する研究に新たな展開が生まれた. よって, 研究課題はおおむね順調に進展していると言える.
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| Strategy for Future Research Activity |
DEMの実務問題へのアプリケーションに関する研究は, 当初の計画内容が既に十分に達成された. よって最終年度は, 地盤材料のマイクロメカニクスの研究へ重点を移して研究を遂行することを計画している.
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