2次元液状化解析に基づく地盤の震害発生機構の研究

地盤の震害を考える上で重要な2次元的な広がりを考慮した液状化のメカニズムについて、理論的な解析を中心として研究を進めた。本研究においては、先ず、研究分担者の一人が提案した2次元粒子モデルにより液状化のシミュレーション解析を行い、液状化のメカニズムについて考察した。次に、液状化現象を解析するための一般的な構成則の検討を行った。更に、傾斜基盤を有する地盤についてFEMによる液状化解析を行い、基盤傾斜の影響について調べた。以下に得られた結果の概要を示す。1.新しいシミュレーション解析法は、適合条件を満す粒子の相対的移動と各粒子の力の釣合式、粒子間の単純な構成則に基づいており、一般の構成則に見られるような数多くの材料定数は必要としないものである。間隙圧は、境界移動の中の体積変化に水の圧縮係数を乗ずることにより求め、これにより、粒子に作用する有効接触力を求める方法を用いた。シミュレーションの結果は、3次元的な砂の繰返し試験と良い対応を示すものであり、これに基づく散逸エネルギーの計算等を通して、詳細な考察を行った。2.液状化のような繰返し載荷の解析のために等方硬化及び異方硬化を組み合せた一つの非関連流動モデルを提案した。等方硬化は塑性仕事を体積変形部分と偏差部分とに分けて対応させ、異方硬化はツィーグラー則を考慮して一般性のあるものとした。この構成則を非排水繰返し試験に応用した結果、従来の実験結果を良くシミュレートすることがわかった。3.地盤変化部における液状化現象に着目したFEMによる液状化解析を行った。側方基盤の傾斜角を鉛直、60°、45°、30°と変化させて解折した結果、いずれの場合にも、傾斜基盤近傍で、浅い部分に液状化が集中した。但し、鉛直の場合に液状化の広がりが最も狭く、また中間的傾斜角の場合に周辺部に集中する傾向が見られた。

地盤の震害を考える上で重要な2次元的な広がりを考慮した液状化のメカニズムについて、理論的な解析を中心として研究を進めた。本研究においては、先ず、研究分担者の一人が提案した2次元粒子モデルにより液状化のシミュレーション解析を行い、液状化のメカニズムについて考察した。次に、液状化現象を解析するための一般的な構成則の検討を行った。更に、傾斜基盤を有する地盤についてFEMによる液状化解析を行い、基盤傾斜の影響について調べた。以下に得られた結果の概要を示す。1.新しいシミュレーション解析法は、適合条件を満す粒子の相対的移動と各粒子の力の釣合式、粒子間の単純な構成則に基づいており、一般の構成則に見られるような数多くの材料定数は必要としないものである。間隙圧は、境界移動の中の体積変化に水の圧縮係数を乗ずることにより求め、これにより、粒子に作用する有効接触力を求める方法を用いた。シミュレーションの結果は、3次元的な砂の繰返し試験と良い対応を示すものであり、これに基づく散逸エネルギーの計算等を通して、詳細な考察を行った。2.液状化のような繰返し載荷の解析のために等方硬化及び異方硬化を組み合せた一つの非関連流動モデルを提案した。等方硬化は塑性仕事を体積変形部分と偏差部分とに分けて対応させ、異方硬化はツィーグラー則を考慮して一般性のあるものとした。この構成則を非排水繰返し試験に応用した結果、従来の実験結果を良くシミュレートすることがわかった。3.地盤変化部における液状化現象に着目したFEMによる液状化解析を行った。側方基盤の傾斜角を鉛直、60°、45°、30°と変化させて解折した結果、いずれの場合にも、傾斜基盤近傍で、浅い部分に液状化が集中した。但し、鉛直の場合に液状化の広がりが最も狭く、また中間的傾斜角の場合に周辺部に集中する傾向が見られた。