地下水流動と汚染物質移動の並列コンピュータによる数値解析に関する研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13660239
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 田中 忠次 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (70167500)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 酒井 一人 琉球大学, 農学部, 助教授 (10253949)
• Keywords: 浸透破壊 / 非線形解析 / 有限要素法 / 弾塑性解析 / 動的解析

Research Abstract

環境に関わる問題は多くの場合非線形現象が関わっており、有限要素法を用いて二次元、三次元の非線形解析を実現していくためには、大規模計算が必要となる。
本年度は、まず固定していない矢板の背後地盤で生じる地下水流動による浸透破壊現象について検討した。非固定矢板の浸透破壊については、適切な解析法が存在しないため、実験との比較を行った。有限要素法による飽和浸透流解析を行い、浸透力を外力として、剪断帯の発生を考慮した弾塑性解析を行うことで、浸透破壊までを解析する手法を開発した。また、浸透破壊現象を精度よく調べるための実験装置を試作し(幅100cm、奥行き20cm、高さ50cmの実験槽)、豊浦標準砂を用いた飽和均一地盤で実験を行った。緩い地盤と中密地盤を作成し、再現性のある実験結果を得ることができた。実験と解析結果を比較することにより、両者が一致することが確認され、開発した方法が浸透破壊解析に有望であることが示された。また、矢板を含む抗土圧構造物の三次元解析を行い、大小のスケールを変えた実験と比較した。特に実験装置の側面摩擦の効果がスケールによって異なることが明らかになった。
さらにフィルダムの動的解析についても振動実験との比較を行い、弾塑性構成式を取り入れた解析が水平及び上下動を作用させた実験結果をよく再現できることが示された。

Research Products

• [Publications] S.Masukawa, M.Yasunaka, T.Tanaka, Y.Kohgo: "Dynamic Progressive Failure of Earthfill Dam Models Due to Strong Motions and Their Analyses"Transactions 21th ICOLD. 613-629 (2003)
• [Publications] T.Tanaka: "Computational Aspects for Deformation of Strain Softening Soils. (Invited Paper)"Proc.2^<nd> Conf.on Advances in Soft Soil Engineering and Technology. 277-297 (2003)