地盤材料の変形局所化に対する解析手法の確立と支持力実験による妥当性の検証

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変形の局所化を予測・再現しうる新しい連続体理論を構築し、その理論に基づき硬岩の静的圧縮試験の解析を行い、圧縮強度を拘束圧の関数として求め、報告されている実験結果と一致することを示した。微視的構造間の相互干渉を表すため、相互干渉場という新しい場の変数を導入した。その新しい場の変数に対応して、新しい支配方程式が導かれるが、その新しい支配方程式は積分方程式となる。さらに、この理論を硬岩のクリープ挙動に適用した。微視クラックの応力腐食割れをモデル化し、変形の局所化を予測・再現しうる連続体理論に従って定式化を行い、得られる支配方程式を離散化し数値解析を行った。平面ひずみ二軸圧縮試験の解析を行なった。各要素内のクラックは時間とともに成長する。初期の段階ではクラックの成長はほぼ均一であるが、クラックの進展は局所化し、最終段階では一部の要素におけるクラック進展が急激に加速され、破壊に至る。予測された破壊時間と試験結果は良好な一致を示している。支持力試験の解析を行うためには、材料の構成則と変形局所化の条件をモデル化し、さらに材料パラメータを決定しなくてはならない。そのために、人工軟岩の平面ひずみ二軸圧縮試験を行った。鉛直方向の載荷にはサーボパルサーを用い、水平方向の載荷には圧縮空気を用いた。変位場計測法として新たにマッチング法を開発し、試験中の試験体表面の変位場をそのマッチング法により測定し、変形局所化の過程を観測した。結果として、ピーク前の応力ひずみ曲線だけでなく、すべり面における構成則を求めることが出来た。さらに、人工軟岩の支持力試験を行った。マッチング法により、試験体表面の変位場を高精度で求め、変形が局所化し、すべり面が形成され、さらにそのすべり面が成長する過程を観測した。