城石垣の力学的安定機構の解明とそれに基づく健全性指標の提示

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750483
• Research Institution: Kansai University
• Principal Investigator: 桝井 健 関西大学, 工学部, 専任講師 (60263109)
• Keywords: 城石垣 / 静的載荷実験 / 崩壊挙動 / 個別要素法

Research Abstract

本年度に得られた研究実績は以下の通りである。
1、個別要素法に基づく城石垣モデルの挙動解析
個別要素法に基づき城石垣モデルを作製し、これを用いて地山の土圧が変化する場合についての城石垣の変形挙動解析を実行した。解析の結果、石垣中央部でのはらみだし現象や、その後崩壊に至る挙動が表現でき、城石垣の変形特性、崩壊挙動特性を把握することができた。また、本解析を通じて、静的載荷実験に必要な実験パラメターを導出する。
2、石垣模型による静的載荷実験
1の解析結果に基づき、相似則を考慮した1/20スケールの石垣模型を作成した。模型は反りのある場合と無い場合の2種類を設定した。また、エアバックを介して背面土圧を変化させることができる載荷実験装置を製作した。本実験装置を用いて、石垣上部に漸増荷重を与える石垣載荷型実験と、背面土圧を漸増させる背面土圧載荷型実験の2種類の静的載荷実験を実行した。
石垣の崩壊形式の特徴をまとめると以下のようになる。
柱型崩壊:石垣載荷型実験については、反りなし石垣の場合は、柱のような鉛直材に圧縮力がかかったときの座屈に伴う崩壊のようにわずかな原因で崩壊形式が違ってくるため、崩壊荷重および崩壊位置を予測するのは困難である。反りつき石垣の場合は、反りのついているところは前面に押し出されることはなく、石垣に生じるアーチ効果が発揮され、崩壊荷重は急増する。
梁型崩壊:背面土圧載荷型実験において石垣天端部のジャッキ圧が比較的小さい場合は、反りの有無にかかわらず、石垣のアーチ効果は発揮されず、梁に曲げを与える場合の破壊のように、石垣のはらみ出しは徐々に進展していきやがてその位置での崩壊に至る。