弾塑性構成則を搭載した不連続体解析手法による地盤と石積構造物の相互作用問題の解明

本研究課題では、カンボジアのアンコール遺跡をはじめとする石積構造物と、基礎地盤の相互作用問題をシミュレート可能な解析コードの開発、構造物の安定性評価手法の構築を目的としている。本年度は、主に①石積基壇構造の修復設計スキームの改良。②不飽和浸透を考慮した地盤－石積構造物系の変形解析手法の開発に取り組んだ。①については、昨年度提案した極限平衡法に準ずる手法による石積構造物基礎の支持力算定法が抱えていた、(a)支持力算定時に仮定する破壊メカニズムを数値解析結果を元に経験的である、(b)適用可能範囲について示されていないといった課題を解決した。具体的に、(a)に関しては簡易設計法において仮定する地盤内部の円弧状の滑りと石材間の滑動による複合的な破壊メカニズムのうち、地盤内の滑り円の中心位置が単一のパラメータによって表現可能であることを示し、そのパラメータを変化させた際に極限支持力が最小値をとる場合のメカニズムを採用することで、客観的かつ明確な手順に基づく手法に改良した。そして、課題(b)については、昨年度も実施した弾塑性NMM-DDAによる基壇構造の極限支持力解析を追加の構造パラメータに関して実施し、構造条件ごとに数値解析結果に対する簡易算定法による極限支持力の誤差マップを作成することで適用可能範囲を示した。②については土骨格の変形のみを考慮していた従来の弾塑性NMM-DDAを地盤中の不飽和浸透現象を考慮して新たに定式化し、簡易三相系の浸透－変形連成解析手法へと拡張した。手法の妥当性は、既往の模型実験等の解析を通じ検証した。また、石積基壇構造の載荷・浸透解析を実施した結果、基壇構造の破壊形態は、浸透現象と不連続面の力学特性の複合的作用で変化することがわかった。今後開発手法を用いて様々な地盤・降雨条件下でのシミュレーションを行うことで、その力学挙動を明らかにすることが重要となる。

本研究課題では、カンボジアのアンコール遺跡をはじめとする石積構造物と、基礎地盤の相互作用問題をシミュレート可能な解析コードの開発、構造物の安定性評価手法の構築を目的としている。本年度は、主に①石積基壇構造の修復設計スキームの改良。②不飽和浸透を考慮した地盤－石積構造物系の変形解析手法の開発に取り組んだ。①については、昨年度提案した極限平衡法に準ずる手法による石積構造物基礎の支持力算定法が抱えていた、(a)支持力算定時に仮定する破壊メカニズムを数値解析結果を元に経験的である、(b)適用可能範囲について示されていないといった課題を解決した。具体的に、(a)に関しては簡易設計法において仮定する地盤内部の円弧状の滑りと石材間の滑動による複合的な破壊メカニズムのうち、地盤内の滑り円の中心位置が単一のパラメータによって表現可能であることを示し、そのパラメータを変化させた際に極限支持力が最小値をとる場合のメカニズムを採用することで、客観的かつ明確な手順に基づく手法に改良した。そして、課題(b)については、昨年度も実施した弾塑性NMM-DDAによる基壇構造の極限支持力解析を追加の構造パラメータに関して実施し、構造条件ごとに数値解析結果に対する簡易算定法による極限支持力の誤差マップを作成することで適用可能範囲を示した。②については土骨格の変形のみを考慮していた従来の弾塑性NMM-DDAを地盤中の不飽和浸透現象を考慮して新たに定式化し、簡易三相系の浸透－変形連成解析手法へと拡張した。手法の妥当性は、既往の模型実験等の解析を通じ検証した。また、石積基壇構造の載荷・浸透解析を実施した結果、基壇構造の破壊形態は、浸透現象と不連続面の力学特性の複合的作用で変化することがわかった。今後開発手法を用いて様々な地盤・降雨条件下でのシミュレーションを行うことで、その力学挙動を明らかにすることが重要となる。