長期にわたる不可逆変動としての広域地盤沈下の数値シミュレーション

大面积地面沉降作为长期不可逆变化的数值模拟

基本信息

批准号：
17760389
负责人：
金田一広
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Independent Administrative Institution Port and Airport Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

地下水揚水に起因する広域地盤沈下は日本のみならず世界の低平地で起こっている災害である。さらにこの地盤変動は不可逆であり、一度地下水位を低下させると、もとの地盤には戻らないことが知られている。近年では構成式の高度化が進み、地盤の骨格構造の記述が可能になっている。代表的なものは名古屋大学地盤力学研究室が開発したSYSカムクレイモデル(回転硬化上・下負荷面修正カムクレイモデル)であり、土骨格構造(構造・過圧密・異方性)の変化を記述している。すなわち、高位な構造にみられる限界状態線より下側での塑性圧縮を伴う軟化、さらに、過圧密粘土にみられる限界状態線より上側での塑性膨張を伴う硬化挙動などをシミュレートできている。加えて数値計算の高精度化が進み、これら構成式研究と水〜土連成有限変形解析とあわせて、長期圧密沈下挙動のシミュレーションが可能となっている。本研究は、このモデルを用いて、地下水位低下に起因する骨格構造の劣化を考慮した地盤沈下の計算を行った。本年度は季節変動などによる地下水位変動が地盤に及ぼす影響について検討した。地下水位履歴を受けた地盤が地下水位規制などによって地下水位が回復したとしても、季節変動などによって地下水位が繰返し変動するような場合は、骨格構造の劣化を引き起こし、地下水位履歴のない地盤に比べて沈下が継続して起こる可能性があることを示した。この傾向は、骨格構造が発達した自然堆積粘土地盤に多く見られる。2年間の研究を通して、自然堆積地盤に、地下水位を低下させ地盤を乱してしまうと新たな荷重(上載荷重や地下水位変動)に対して脆弱になっていることを示した。今後はさらに事例解析などに取り組む予定である。

地下抽水引起的广阔的沉降是一场灾难，不仅在日本，而且在世界各地的低洼地区发生。此外，这种地面波动是不可逆转的，众所周知，一旦地下水降低，它将不会返回其原始地面。近年来，本构方法变得更加复杂，使得描述地面的骨骼结构成为可能。最有代表性的是由纳戈亚大学（Nagoya University）开发的Sys Cam Clay模型（旋转硬化的顶部和下负载表面校正凸轮粘土模型），该模型描述了土壤结构（结构，过度溶解，各向异性）的变化。换句话说，在极限状态线以下的高级结构中看到的塑料压缩，以及在超固结的粘土中看到的硬化行为，可以模拟塑料膨胀的塑料膨胀，可以模拟塑料膨胀，可以模拟。此外，数值计算的准确性也有所提高，以及这些构成性研究和有限的水到土壤变形分析，可以模拟长期的压实结算行为。这项研究使用该模型来计算沉降，考虑到由地下水水平下降引起的骨骼结构的恶化。今年，我们研究了由于季节性变化和当地其他因素而导致的地下水水平波动的影响。即使由于季节性波动等导致的地下水水平等，地下水水平历史在地下水水平的法规等恢复后获得的地下水水平恢复了，也可能会在没有地下水水平的地面病史的情况下进行骨骼结构恶化，骨骼结构可能会继续下降。这种趋势在具有发达骨骼结构的自然沉积粘土土地上很常见。通过两年的研究，我们已经表明，如果地下水水平降低并受到地下水水平的影响，自然沉积的土壤容易受到新的负荷（上传负载和地下水位波动）的影响。将来，我们计划进一步研究案例研究。