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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

基本信息

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

项目摘要

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．

The purpose of this study is to consider the dynamic permeation of interstitial water, to develop analytical methods for the formulation of water-soil lattice in the foundation, to solve the interaction between the fluid and the ground motion, and to develop analytical methods for the fluid mechanics and unreasonable connection. Specifically, 1) the analysis method of porous flow in soil, 2) the refinement of pore fluid, 3) the improved analysis method, 3) the implementation of water-soil interaction analysis. This year, the relative acceleration of interstitial water is considered. The Full formulation (u-w-p formulation) and the static penetration of interstitial water are determined. The numerical stability of u-p formulation is investigated. Specifically, the time discretization of the governing equation, the time integral formula of the time series analysis, the formation of the continuous evolution formula, the radius of the selection, especially the water permeability coefficient, the time series amplitude, the radius of the selection, the upper loop unstable region, etc. Water permeability coefficient, time amplitude, u-w-p formulation, analytical stability, etc. The instability of the u-p formulation described above dominates the nature of the equation itself. 3) The analysis of the deformation of the seabed under the action of waves is carried out.