地盤材料を対象にしたX線CT結果と3次元離散数値モデルの比較検討

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本研究の目的は、個別要素法(DEM)による数値解析と、産業用X線CT装置を用いた粒状材料を対象とした模型実験との比較検討により、土のような粒状体で構成された地盤構造物の3次元挙動における、粒子径の大きさおよび粒度特性の影響について明らかにするものである。対象とする実現象は、トンネル切羽崩壊現象解明についてしばしば実施される「落とし戸」実験である。以下、実施した内容について示す。1.落とし土現象模型実験システムの開発および実験の実施:CT装置の仕様に合った落とし戸現象を模擬する実験装置を新たに開発した。また、この装置を用いて、粒径および落とし戸のサイズをいろいろ変えた実験を実施することで、落とし戸による3次元的な地盤内挙動の把握と、この現象における粒径と落とし戸のサイズによる影響について検討した。2.DEMを用いた実験の数値シミュレーションの実施:1)で実施した実験についてDEMを用いた3次元数値解析を実施した。3.実験結果と解析結果の比較検討:1.と2.の結果を比較検討することで、実験から得られる密度変化によるCT画像および3次元特徴抽出画像と、数値解析より得られる応力・変形を比較検討することで、粒子径の大きさや地盤特性の違いが落とし土現象に与える影響について検討した。その結果、解析結果は実験結果とかなりの精度で一致しており、実験の精度と解析手法の有効性について確認した。以上は、単年の研究ではあるが、目的どおりの成果を挙げることができ、その成果は欧文誌1編(投稿中)、国際会議論文4編(2編、2編投稿中)に発表している。