境界・有限要素結合解析法に基づく三次元圧密解析とその逆解析法に関する研究

地盤の動的応答解析を行う際に克服すべき問題として、実地盤の動的諸特性を表現できる物性定数の決定,下方および側方の境界条件の設定,計算時間の短縮などが残されている.本研究では,そのような問題を克服する一手段として,動的問題を対称とした境界要素法と有限要素の結合解析法を定式化するとともに,構造物や地盤内の観測加速度から,地盤の動的物性定数を推定する逆解析法を導出し,実地盤への適用性の検討を行うことを目的としている.本年度は上記目的の第1段階として,直接積分法を用いた有限要素に基づき,実地盤の観測加速度記録から,地盤のせん断波速度と減衰定数を推定する逆解析法を定式化した.この逆解析法は,地盤の不均一性をN値で表し,せん断波速度と減衰定数をN値の関数とし,その関数形を決定する係数を仮定して求められた計算加速度と,対応する観測加速度のフーリエスペクトルを比較し,両者の誤差を最小化する係数を探索する最適化問題として定式化したものである.はじめに,ダムや一次元地盤の数値モデルにより,動的物性定数の推定精度,逆解析の必要条件の確認などを行った.次に,強震加速度データベースから,典型的な地盤における強震記録を抽出し,動的物性定数の逆解析法を適用した結果,推定された動的物性定数は実地盤の挙動を精度良くシミュレイトできること,逆解析されたせん断波速度はPS検層から求められた値に非常に近いことなどを確認した.さらに,福井平野の典型的地盤性状を持つ福井大学グラウンドのGL-180mの基盤から地表面におよぶ5成分強震アレー観測網の整備・機能を行い,観測加速度から福井平野の動的特性を推定できる見通しが得られた.

地盤の動的応答解析を行う際に克服すべき問題として、実地盤の動的諸特性を表現できる物性定数の決定,下方および側方の境界条件の設定,計算時間の短縮などが残されている.本研究では,そのような問題を克服する一手段として,動的問題を対称とした境界要素法と有限要素の結合解析法を定式化するとともに,構造物や地盤内の観測加速度から,地盤の動的物性定数を推定する逆解析法を導出し,実地盤への適用性の検討を行うことを目的としている.本年度は上記目的の第1段階として,直接積分法を用いた有限要素に基づき,実地盤の観測加速度記録から,地盤のせん断波速度と減衰定数を推定する逆解析法を定式化した.この逆解析法は,地盤の不均一性をN値で表し,せん断波速度と減衰定数をN値の関数とし,その関数形を決定する係数を仮定して求められた計算加速度と,対応する観測加速度のフーリエスペクトルを比較し,両者の誤差を最小化する係数を探索する最適化問題として定式化したものである.はじめに,ダムや一次元地盤の数値モデルにより,動的物性定数の推定精度,逆解析の必要条件の確認などを行った.次に,強震加速度データベースから,典型的な地盤における強震記録を抽出し,動的物性定数の逆解析法を適用した結果,推定された動的物性定数は実地盤の挙動を精度良くシミュレイトできること,逆解析されたせん断波速度はPS検層から求められた値に非常に近いことなどを確認した.さらに,福井平野の典型的地盤性状を持つ福井大学グラウンドのGL-180mの基盤から地表面におよぶ5成分強震アレー観測網の整備・機能を行い,観測加速度から福井平野の動的特性を推定できる見通しが得られた.