土-水連成場での弾塑性境界値問題の解析と砂地盤の変形・破壊問題への適用

土水耦合场弹塑性边值问题分析及其在砂地变形破坏问题中的应用

基本信息

批准号：
08750602
负责人：
小高猛司
金额：
$ 0.7万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

(1)3軸試験機による砂の吸水軟化現象の観察地震後の進行的な流動変形を模擬するために、砂の3軸供試体に非排水条件で初期せん断を与えた後、境界外から水を与えることにより、砂が軟化する現象を観察した。初期せん断の段階では、ゆるづめ砂の場合、初期せん断時に発生する負の過剰間隙水圧(負圧)は小さく、かつ比較的早い段階で一定値になるが、密づめ砂の場合は、負圧は大きくまた一定値には至らず増加し続ける様子が観察された。これは、ゆるづめ砂は、いわゆる定常状態(steady state)に容易に達し、密づめ砂は定常状態には容易に到達しないからと言われている。従来ならばそのような結果から、密づめ砂は液状化あるいは流動化しないと判断されてきたのだが、初期せん断が加わった状態(すなわち負圧が供試体内部に維持された状態)から、境界外部より水が流入できる状態(すなわち排水条件)にしてやると、逆にその負圧の存在により、密な砂であっても容易に吸水軟化し、有効応力は0(すなわち液状化)になることが観察された。この実験事実は、密な砂であっても、地盤全体の境界条件によっては、地震によって大きな初期せん断が非排水的に加えられた後に、吸水軟化現象によって液状化あるいは流動化が発生する可能性があることを裏付けている。(2)砂の吸水軟化現象の数値シミュレーション下負荷面を導入したカムクレイモデルを用いて砂の吸水軟化現象を解析した。カムクレイ型の構成関係は砂の解析では敬遠されてきたが、下負荷面モデルを導入することにより、ダイレイタンシーを無理なく説明することが可能となった。結果として、密・ゆるづめ、いずれの砂であっても、吸水により塑性膨張が大きく発生するために、個々の要素が軟化し有効応力が減少する様子が正確に把握することができた。すなわち、(1)の実験での吸水軟化現象を、塑性力学的に明解に説明することができた。

（1）通过使用三轴测试仪模拟地震后的渐进流变形，观察到吸收和软化的砂现象，我们观察到，我们观察到，通过将初始剪切涂在不液条件下，然后在边界外施加水，然后将砂软化通过将初始剪切施加到不液条件下。在初始剪切阶段，如果是松散的沙子，在初始剪切期间发生的负多余的孔压（负压力）很小，并且在相对早期的阶段达到恒定值，但是在紧密封闭的沙子的情况下，负压很大，并且在没有达到恒定值的情况下继续增加。据说这是因为松散的沙子很容易到达所谓的稳态，而紧砂不容易到达稳态。从传统上讲，从这样的结果确定，致密的沙子不会液化或流动，但是已经观察到，如果水可以从初始剪切到边界的外部流出（即，在样品内部保持负压保持负压），则可以从边界外（即，排水条件），即使是柔软的，I.液化）。这个实验性事实证实，即使是密集的沙子，根据整个土壤的边界条件，由于地震而大初始剪切后，由于吸水的软化现象，可能会发生液化或流动性。（2）使用凸轮粘土模型分析了砂的水分吸收软化现象的数值模拟，在其中引入了较低的载荷表面。尽管在沙子分析中避免了Camcray型组成关系，但引入较低的载荷表面模型使得在不努力的情况下可以解释膨胀。结果，有可能准确掌握以下状态：在任何沙子中，塑料膨胀主要是由于吸水而发生的，并且单个元素的有效应力会变软和减少。也就是说，在实验中（1）中，清楚地解释了水吸收软化现象。