非局所弾粘塑性構成式による粘土のせん断帯解析と内部構造変化

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粘性土の大変形時、特に破壊時近傍の状態を正確にシミュレートすることを目的とし、特に粘性土内部の間隙水の動き・体積ひずみ及びせん断ひずみの変化について詳しく検討した。また、岐阜大学保有の走査型電子顕微鏡により、せん断帯及びせん断帯付近の内部構造変化を確認し、数値解析により得られたせん断帯及びせん断帯付近の応力・ひずみ状態と照合することを試みた。二つの非局所理論(コセラ連続体理論と勾配依存理論)を数値解析に適用した場合、平面ひずみ条件下においてメッシュサイズ依存性が現れる変形解析において、粘土供試体内部の種々の変形状態(せん断ひずみ・偶応力・間隙水圧の分布等)を把握することにより、メッシュサイズ依存性を回避できることを確認した。また、勾配依存理論については、粘塑性体積ひずみの二階空間勾配項を弾粘塑性構成式に加え、勾配項にかかる係数を変化させることにより、粘塑性体積ひずみをコントロールし、その結果、変形の集中の度合いを制御できる(せん断帯の幅がゼロにならない)ことを確認した。これら二つの数値解析において共通する、材料の持つ特性長さ(例えば粘土粒子の粒径)が、粘土の局所的変形(せん断帯)にどのように関係するかについて詳しく検討するために、走査型電子顕微鏡を改良し、粘土の変形時のせん断帯およびせん断帯付近を観察した。せん断帯近傍では、粘土粒子がある一定の基準をもって変形していることが観察できた。その一方、せん断変形による粘土粒子の乱れの影響がどの程度の範囲までおよぶかまでは詳細に把握できなかった。この点については、今後の課題として問題が残された。