特に異方性・構造を考慮した飽和土・不飽和土の構成モデルの開発とその応用

饱和和非饱和土本构模型的开发，特别是考虑各向异性和结构及其应用

• 批准号: 08J09718
• 负责人: 京川 裕之
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09718/
• 关键词: 地盤材料; 構成モデル; 異方性; 時間特性; 温度特性; 不飽和土; 間隙比; 弾塑性; 構造; 連続体

地盤の変形予測には,土の応力・ひずみ関係を記述する構成モデルに基づいた数値解析が有効である。これまでに練返し飽和土を用いた室内要素試験(主に三軸試験,圧密試験)の結果を参照して,幾つかの構成モデルが提案されているが,種々の実地盤状態を統一的に表現するモデルはこれまでにない。本研究では,(1)応力履歴に起因する土の誘導異方性,(2)クリープ特性および温度依存特性,(3)土の不飽和状態,これらの影響を考慮する構成モデルを開発し,地盤の総合的な変形・破壊予測手法の確立を目指す。(1)三軸ならびに三主応力試験機を用いて,砂質土の繰返し載荷時の変形特性の検証を行った。結果より"過去に受けた応力履歴に類似する載荷を与えると,誘導異方性によって土は剛性が高く,膨張しやすい挙動を示す","高い剛性を示しながら体積変化がバランスする繰返し定常化挙動は,上述の誘導異方性の蓄積である"。(2)地盤材料の強度変形特性は時間(クリープ変形,応力緩和)および温度(熱収縮,熱圧縮)に大きく依存する。過去の研究成果および,本研究グループで行った実験結果を参考に,"ひずみ速度の増加(減少),温度低下(上昇)に伴い,土の正規圧密線および限界状態線は上昇(下降)する"という関係を導いた。実験結果を忠実にモデル化するとともに,提案モデルの適用性を検証異した。(3)降雨時の斜面崩壊の要因として,地下水面の上昇により間隙水圧が増加し,土が緩むためと一般的には考えられる。しかしながら,多くの自然地盤は不飽和土で形成されており,浸水時のコラプス挙動も崩壊要因になり得ると考えられる。そこで,三軸試験機を用いて斜面を想定した異方応力状態における浸水試験を行った。結果から,"異方応力状態では浸水時に体積変化だけでなくせん断変形も生じる","応力比が大きいほど浸水時の変形は顕著になる"。また去年度までに提案したモデルは,実測値の挙動を適切に再現する。

Turf の - shape can be に は, soil の 応 Rio DE ひ ず み masato account department を す る constitute モ デ ル に base づ い た the numerical analytical が have sharper で あ る. Practice return し こ れ ま で に を saturated soil with い た indoor element test (main に triaxial test, consolidation test) の results を reference し て, several つ か の constitute モ デ ル が proposal さ れ て い る が, kind of 々 の を be ground state unified に performance す る モ デ ル は こ れ ま で に な い. This study で は, (1) 応 fulfillment of force bearing に cause す る soil の induction of different sex, (2) ク リ ー プ features お よ び temperature dependent features, (3) soil の unsaturated state, こ れ ら の influence を consider す る constitute モ デ ル を open 発 し, turf の 総 of な - shaped, broken 壊 to measuring technique の establish を refers す. (1) A three-axis ならびに three-main 応 force test machine を was used to verify the <s:1> deformation characteristics <s:1> 検 of sandy soil when it is returned to the load with an load. Results よ り past に "け た 応 fulfillment of force bearing に similar す を る load え る と, induced different part に よ っ て は が く high rigidity, soil swelling し や す い 挙 dynamic を shown す", "high rigid を い shown し な が ら volume variations change が バ ラ ン ス す る Qiao return し steady dynamic は 挙, the の induced the accumulation of different part の で あ る". (2) the site materials の strength - shape characteristics は time (ク リ ー プ - shape, ease 応 force) お よ び temperature (収 shrinkage, hot 圧 shrinkage) に big き く dependent す る. Past の research お よ び, this study グ ル ー プ で line っ た be を reference に 験 results, "ひ ず み speed の raised (reduce), low temperature (up) に companion い, soil の normal consolidation line お よ び は limit state line up (down) す る" と い う masato is を guide い た. Experimental results: を Tadami にモデ にモデ するとと するとと に, proposal: モデ <s:1> <s:1> applicability を検 jungi た. (3) when rainfall の slope collapse 壊 の by と し て, the rise of ground water の に よ り interstitial water 圧 が raised し, soil が slow む た め と general に は exam え ら れ る. し か し な が ら, much く の natural turf は で unsaturated soil formation さ れ て お り, when flooding の コ ラ プ ス 挙 dynamic も 壊 will alert に な り must る と exam え ら れ る. を そ こ で, triaxial test machine with い て cant を scenarios し た different party 応 force state に お け る immersion test line を っ た. Results か ら, "different party 応 force state で は flooding when に volume variations だ け で な く せ ん born broken - shaped も じ る", "応 force is bigger than が き い ほ ど when flooding の - shaped は 顕 the に な る". Youdaoplaceholder0 last year 's までに proposal たモデ たモデ までに, actual measured values <s:1> 挙 dynamic を appropriately に reproduced する.

项目成果

Simple Modeling of Stress-Strain Relation for Unsaturated Soil

• DOI: 10.1061/41103(376)3
• 发表时间: 2010-09
• 作者: H. Kyokawa;M. Kikumoto;T. Nakai;H. Shahin

Elastoplastic modeling of geomaterials considering the influence of density and bonding

• DOI: 10.1201/noe0415804820-61
• 发表时间: 2009-12
• 作者: T. Nakai;H. Kyokawa;M. Kikumoto;H. Shahin;Feng Zhang

サクション・飽和度・密度を統一的に考慮できる不飽和土のさにま弾塑性モデル

统一考虑吸力、饱和度和密度的非饱和土弹塑性模型。

• 发表时间: 2009
• 期刊: 応用力学論文集 12
• 作者: 京川裕之;菊本統;中井照夫;Hossain Md.Shahin
• 通讯作者: Hossain Md.Shahin

Modelling the influence of density and bonding on geomaterials

模拟密度和粘结对岩土材料的影响

• 发表时间: 2008
• 作者: Go Yamamoto;Toshiyuki Hashida;Koshi Adachi;Toshiyuki Takagi;京川裕之
• 通讯作者: 京川裕之

A simple method to consider density and bonding effects in modeling of geomaterials

在岩土材料建模中考虑密度和粘结效应的简单方法

• 发表时间: 2008
• 作者: Uesaka;Y.;Manalo;E.;Ichikawa;S.;Yuki Hirakawa;中井照夫;中井照夫
• 通讯作者: 中井照夫