波力による重力式構造物の滑動とシェークダウンに関する研究

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地盤-水-構造物系の動的相互作用という観点から波力による重力式構造物の滑動とシェークダウンの機構解明を試みた。得られた知見を以下に記す。1.波浪による変動水圧の地盤内伝播を遠心力載荷実験により観測した。遠心力載荷実験ではスケールの大きな地盤模型を扱うことが可能であるが、浸透問題に関しては相似則の取扱いに注意を要す。本実験では間隙流体として高粘性のシリコンオイルを使用し、地盤内過剰間隙水圧の発生、消散に関する時間相似率の整合をViscous scalingにより実現した。2.繰返しせん断による間隙水圧の発生を考慮した一次元波動伝播理論解を導出し、上記1.の実験結果と理論解との対比を行った。本解析では繰返しによる塑性体積ひずみを考慮したため、実験で見られたスパイク状の間隙水圧の蓄積・消散過程をよく表現することができた。従来の弾性解析では、過剰間隙水圧の蓄積は見られなかった。捨石マウンド内の間隙水圧や揚圧力の時間的推移を評価するためには、本解析のように地盤の繰返し塑性挙動を考慮しなければならないことを明らかにした。3.傾斜偏心荷重を受ける捨石マウンド-構造物系の支持力特性を弾塑性有限要素法により求め、荷重空間内にマクロな破壊曲面を同定した。重力式構造物の滑動抵抗は構造物と捨石マウンド間の見かけの摩擦係数を用いて評価されるが、この摩擦係数は荷重状態に依存することを示した。特に、波力を受ける重力式構造物の場合、波力による水平荷重が作用する位置は捨石マウンド面よりかなり上方にあるため、構造物底面にはモーメント荷重が発生し、摩擦係数は大幅に低下する可能性があることを指摘した。