濃尾平野に見られる広域地盤沈下の地盤力学的諸特徴の把握とその数値シミュレーション

了解浓尾平原大面积地面沉降的地质力学特征及其数值模拟

基本信息

批准号：
14750413
负责人：
金田一広
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は初期に構造、若干な過圧密、異方性を有した1層系1次元粘土地盤を想定し、粘土層下部の地下水位を低下させる水〜土連成有限変形計算を行なった。地盤深部から構造の喪失に起因する塑性圧縮軟化が見られ、通常の圧密とは異なる「遅れ圧密沈下」が起こることを示した。また、地下水位を回復させても、いったん塑性圧縮軟化が発生した土要素はしばらく続きその間沈下が進むため、地盤が元に戻ることがないことも示した。これは濃尾平野に見られる地盤沈下の傾向に類似しており、濃尾平野の地盤沈下が構造の喪失による塑性圧縮軟化を受けている可能性があることを指摘した。前年度の研究に引き続き、名古屋西郊に見られる広域地盤沈下について水〜土連成有限変形計算を行なって沈下挙動を調べた。構成式は前年度と同様、構造・過圧密・異方性の力学挙動を表現できる回転硬化上・下負荷面修正カムクレイモデルを用いている。本年度に得られた主要な結論を以下に述べる。1)「地盤沈下は圧密で、さらに水位を元に戻すと地盤を過圧密な状態にするためプレロードをかけたことになり、結果として地盤改良を施したことになる」と考える人もいる。そこで、1次元1層系粘土地盤を仮定して、地下水位を低下し、その後完全に回復した後の地盤に、地表面から1次元載荷を施し沈下挙動を調べた。地下水位の履歴を受けた地盤は地盤が乱され、いわゆる「先行圧密応力」が低下し、わずかな載荷でも構造の喪失を伴う塑性圧縮軟化を引き起こすことが分かった。同じ荷重を履歴を受けていない地盤に載荷すると、構造喪失は見られなかった。これは地下水位低下の履歴を受けた地盤は地盤改良になっておらず、逆に脆弱な地盤になっている可能性があることを示している。2)1層系粘土地盤、平面ひずみ条件で、地下水位低下に起因する広域地盤沈下の数値シミュレーションを行なった。ある地下水位低下量を超えると構造の喪失が見られ、1次元の場合と同じように塑性圧縮軟化が見られる。構造の劣化は地盤深部から斜め方向に発達し、時間とともに構造喪失領域が増える進行性破壊の様子が得られた。1次元のときと同じように、地下水位の履歴を受けて地下水位を完全に回復した地盤に盛土載荷を行なうと、履歴を受けていない地盤より沈下が多くなり、地下水位低下によって地盤が脆弱になっていることも示した。

去年，在早期阶段，我们假设了一个一维的粘土地床，具有结构，轻微的过度溶质和各向异性，并进行了水到土壤有限的变形计算，以降低地下水水平以下粘土层以下。由于从深层地面上失去结构，观察到塑性压缩软化，表明发生“滞后压实沉降”，这与正常压实不同。这也表明，即使在恢复了地下水水平之后，经过塑料压缩软化的土壤元素仍在持续一段时间并下沉，因此地面也不会返回其原始状态。这类似于Nobi平原上的沉降趋势，并指出NOBI平原的沉降可能会因结构损失而受到塑性压缩软化。从上一年的研究开始，我们使用了水到地点有限的变形计算，调查了名古屋西部郊区范围内的沉降行为。与上一年一样，构型方程使用旋转的硬化顶部和较低负载表面校正的凸轮粘土模型，该模型可以表达结构，过度浓度和各向异性的机械行为。今年获得的主要结论如下：1）有人认为，“沉降是压实的，如果恢复水位，将预加载用于地面上以过度浓度，从而导致地面改善。”因此，假设一维的一层粘土地面，地面水平被降低然后完全回收，并从地面上加载沉降以检查沉降行为。发现接受地下水水平史的地面受到干扰，从而导致所谓的“预压缩应力”减少，从而导致塑料压缩软化，即使在轻微的负载下也会损失结构。当将相同的负载加载到未收到病史的地面上时，未观察到结构性损失。这表明遭受了遭受地下水位降低历史的地面尚未得到改善，另一方面，这可能是脆弱的地面。 2）在单层粘土地床和平面应变条件下进行了由地下水水平下降引起的广泛沉降的数值模拟。当超过一定水平的地下水水平下降时，就会观察到结构损失，并观察到塑料压缩软化，就像一维情况一样。结构的恶化是从深层对角线形成的，并获得了进行性衰竭，随着时间的流逝，结构损失的面积增加。就像在一维一样，当路堤被装到已经完全恢复地下水位的地面上时，沉降变得比未收到病史的地下水更普遍，并且还表明，由于地下水位的下降，地面变得易于脆弱。