Development of fluid analysis method considering connection to the elasto-plastic analysis of soil and its application to the soil-water coupling analysis

考虑与土壤弹塑性分析相关的流体分析方法的发展及其在土水耦合分析中的应用

• 批准号: 22K14324
• 负责人: 豊田 智大
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14324/
• 关键词: Full formulation; u-w-p formulation; u-p formulation; 数値安定性; 高透水性土; 海底液状化; 水～土連成; 相対移流; 流体解析; 弾塑性

本研究の目的は，間隙水の動的浸透を考慮した，Full formulationに基づく地盤の水～土骨格連成解析手法を，洗堀や海底液状化といった流体と地盤の動的相互作用問題を扱えるツールへと拡張するための足掛かりとして，流体力学と無理なく接続可能な解析手法を開発することであった．具体的には，1) 土骨格の増分型変形解析とcompatibleな土中の浸透流解析手法の検討，2) 間隙流体のモデルの精緻化，3) 改良した解析手法・モデルを搭載した水～土連成解析の実践であった．本年度は，とくに1)の一環として，間隙水の相対加速度を考慮した定式化手法であるFull formulation（とくにu-w-p formulation）および間隙水の静的浸透を仮定するu-p formulationの数値的安定性について考察した．具体的には，時間離散化された支配方程式に，時刻歴解析のための時間積分公式を連立して構成される連立漸化式のスペクトル半径を求めた．u-p formulationでは，特に透水係数が大きい／時間刻み幅が小さい範囲においてスペクトル半径が1を上回る不安定域が出現するのに対し，u-w-p formulationでは，そのスペクトル半径があらゆる透水係数，時間刻み幅に対し1を下回ることから，u-w-p formulationによる解析の安定性を確認した．また，上述のu-p formulationの不安定性は，支配方程式自体が本質的に有する不安定性ではなく，あくまで系を時間離散化した際に始めて生じる数値的なものであることを示した．また，3)の予備的検討として，u-p formulationによる波浪作用下にある弾性／弾塑性海底地盤の変形解析を実施した．

は の this study purpose, interstitial water drenched の moving を consider し た, Full formulation に base づ く turf の analytical technique を bone into water to soil, wash Mr や bottom liquid chemical と い っ と turf の た fluid dynamic interaction problems を Cha え る ツ ー ル へ と company, zhang す る た め の foot hanging か り と し て, Fluid mechanics と unreasonable なく connection 続 possible な analytical methods を development する する とであった とであった. Specific に は, 1) soil skeleton の rights classification - form analytical と compatible の な soil saturated flow parsing technique の 検 beg, 2) clearance fluid の モ デ ル の of refinement, 3) improve し た analytical technique, モ デ ル を carry し た water ~ earth together as parsing の be practice で あ っ た. For the current year と, とくに1) とくに one link と て て Interstitial water phase の acceleration を seaborne consider し た demean gimmick で あ る Full formulation (と く に u - w - p formulation) お よ び interstitial water の static soak を 仮 set す る u - p formulation の the numerical stability of に つ い て investigation し た. Specific に は, time discretization さ れ た control equation に, time phase and parsing の た め の time integral formula を particsun し て constitute さ れ る particsun gradually change type の ス ペ ク ト ル radius め を o た. U - p formulation で は, に permeable coefficient が big き い / time carved み が small さ い van 囲 に お い て ス ペ ク ト ル radius が 1 を る unrest last time domain が appear す る の に し seaborne, u - w - p formulation で は, そ の ス ペ ク ト ル radius が あ ら ゆ る permeable coefficient, Time of carved み に し seaborne 1 を next る こ と か ら, u - w - p formulation に よ る parsing の stability を confirm し た. ま た the の u - p formulation の labile は, dominate the nature of the equations of autologous が に have す る labile で は な く, あ く ま で time を discretization し た interstate に beginning め て raw じ る of the numerical な も の で あ る こ と を shown し た. Youdaoplaceholder0, 3) また prepared 検 discussion と と て, u-p formulationによる にある elastic/elastoplastic seabed site <s:1> deformation analysis を implementation た.

项目成果

液状化により不安定化する砂地盤～盛土系の弾塑性地震応答解析における u-w-p formulation の優位性

u-w-p 公式在砂地基液化失稳路堤系统弹塑性地震响应分析中的优势

• 发表时间: 2022
• 作者: Kotaro TAKAYAMA;Yuko SERIKAWA;豊田智大
• 通讯作者: 豊田智大

スペクトル半径を用いた水～土連成計算の数値安定性の評価 ～ u-p 計算不能域の抽出とu-w-p 計算の有効性検証 ～

利用谱半径评价水土耦合计算数值稳定性 - u-p计算不可能区域的提取及u-w-p计算有效性验证 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Kotaro TAKAYAMA;Yuko SERIKAWA;豊田智大;豊田智大
• 通讯作者: 豊田智大

間隙水のダイナミクスを考慮可能なu-w-p 弾塑性解析手法による飽和地盤の鉛直浸透力によるボイリング解析

使用可考虑孔隙水动力学的 U-W-P 弹塑性分析方法，利用饱和地面的垂直渗流力进行沸腾分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Kotaro TAKAYAMA;Yuko SERIKAWA;豊田智大;豊田智大;豊田智大
• 通讯作者: 豊田智大