2012 Fiscal Year Research-status Report
琉球石灰岩地盤のための高性能破壊力学シミュレータの開発～弾性から破壊まで～
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23760428
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
松原 仁 琉球大学, 工学部, 助教 (50414537)
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| Keywords | 第4紀琉球石灰岩 / き裂進展シミュレータ / 節点ベース有限要素法 / 移動最小自乗法 / 一軸圧縮強さ / き裂ネットワークモデル |
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| Research Abstract |
砕屑性の琉球石灰岩を対象に，岩の粒子構造やき裂ネットワーク構造を考慮することができるき裂進展解析手法を開発した．前者に対しては，Enriched Free Mesh Method（EFMM）と付帯条件付多次元移動最小自乗法（C-MultiMLSM）を組み合わせることで実現し，実験結果と比較的よく一致することを確認することができた．後者に対しては，離散き裂ネットワークモデル（Discrete Fracture Network Model）を用いた一般化有限要素解析を行うことで，複雑なき裂分布を有する岩盤のき裂進展解析を行うことができた．これらの成果は，土木学会論文集（地圏工学）をはじめとするいくつかのジャーナル論文に掲載されている．なお，岩盤内を流れる流体挙動についても，き裂ネットワークモデル，ランダムウォーク法および一般化有限要素法を併用することで本シミュレータにおいて表現可能な段階まできている．
一方，実験的アプローチにおいては，昨年度に獲得した琉球石灰岩の強度試験データの分析を進めるとともに，強度差のあるセメントモルタルを利用し，岩盤における不連続面を模擬した２相セメントモルタルモデルを制作した．その結果，岩盤の不連続面におけるき裂進展挙動に関して特徴的な解（挙動）を見出した．また，水銀圧入式ポロシメータを利用することで琉球石灰岩特有の微細空隙構造分布を取得することができた．これらの結果は，解析シミュレータの基礎データとして直接的に用いることが可能であり，琉球石灰岩の破壊現象の解明に直接的に繋がるものと考えられる．
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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
本研究は，計算力学的なアプローチと実験的なアプローチを併用することで，琉球石灰岩のための高性能破壊力学シミュレータを開発しようとするものである．
平成24年度は，計算モデルにき裂ネットワークモデルを新たに取り入れることで，より現実に近い形の岩盤モデルを創り上げることができている．さらに，実験において得られた材料パラメータ（ヤング率，ポアソン比，空隙率等）は本シミュレータに直接的に導入されていることから，高性能な破壊力学シミュレータの開発が順調に進んでいると考えている．これらの結果は，論文という形で公表されている．また，不連続面を有する岩盤の実験モデルについては，強度差のあるセメントモルタルを用いた実験モデルを作製することにより実現できている．以上のとおり，本研究は概ね順調に進んでいると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度までに作製したシミュレータと実験結果を利用して，琉球石灰岩のようなき裂性・多孔質性岩盤の破壊挙動について議論する予定である．また，岩盤崩落現象のような大変形挙動も扱えるような手法の組み込みも同時に議論する予定である．これらのシミュレーションにおいては，前年度までに得られた実験結果すべてを直接的に導入する予定であり，琉球石灰岩の破壊現象の解明に資するシミュレータを実現する．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は，琉球石灰岩の破壊現象について解析的および実験的視点から考察し，主に，国内外のジャーナルや学会等で積極的に発表する．以下に研究費の使用計画を記す．
●物品費（\140,000）：研究図書（岩盤分野における専門書・解説書）
●旅費（\400,000）：「5TH ASIA PACIFIC CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS & 4TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON COMPUTATIONAL MECHANICS」等への参加旅費
●その他（\60,000）：(1)論文校閲，(2)学会参加費
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Research Products
(10 results)
