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地盤材料の複合的な劣化機構に迫る「亀裂／細粒化／浸透」をつなぐ粒子型モデリング

基于粒子的建模，将“裂纹、晶粒细化和渗透”联系起来，以探讨地面材料的复杂劣化机制

基本信息

批准号：
22K04307
负责人：
福元豊
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究の目的は，地盤材料が劣化する過程をマルチフィジックスな視点で捉えることで，その発生・進行要因の定量的な分類と整理を可能とすることである．とくに，亀裂，細粒化，浸透の3つの現象に着目し，土質試験と模型実験で得られた結果を踏まえて，亀裂－流体－粒状体を同時に考慮できる数値計算モデルを構築する．その過程で，課題A)「亀裂／細粒化」の粒子型モデリング，課題B)「細粒化／浸透」の粒子型モデリング，課題C)「亀裂／細粒化／浸透」の粒子型モデリングに取り組む．その結果，今年度は以下のような成果がそれぞれ得られた．課題Aについて，透明砂による模型実験では，異なる粒径を持つ土粒子の層境界部における浸透流の直接的な観察方法を新たに構築した．多孔質体の輸送特性を表す指標の１つである水理的屈曲度と幾何的屈曲度に着目した分析の結果，層境界部とその他の領域では両指標の関係に違いが見られることがわかった．課題Bについて，締固め粘土を用いた模型実験では，初期亀裂を持つ円柱形状の供試体に対して間接引張試験を実施した．初期亀裂角度と引張強度，亀裂形状の関係を主に調べた．また，次年度以降に実施するための三点曲げ試験機を新たに作成した．一方，数値計算モデルの開発では，Peridynamics法と個別要素法を連成した，破壊後の挙動まで取り扱うことができる数値計算モデルの検討を進めた．さらに，点載荷を受ける円柱供試体内の応力分布が理論解と一致することを確認したほか，上述した模型実験の再現計算を実施した．

The purpose of this study is to investigate the degradation process of soil materials from the viewpoint of their development, to classify and sort out the main causes quantitatively, and to evaluate the feasibility of the process. 3 phenomena of cracking, fine graining and infiltration are observed. The results of soil test model are obtained. The numerical calculation of cracking-fluid-granular body is considered simultaneously. A) Particle type separation of "cracking/fine graining", B) Particle type separation of "fine graining/impregnation", C) Particle type separation of "cracking/fine graining/impregnation" The results of this year are as follows: A new method for direct observation of infiltration flow of transparent sand particles with different particle sizes is proposed. The transport characteristics of porous materials are expressed in terms of the degree of hydraulic buckling and the degree of geometric buckling, and the results of analysis show that the boundary between layers and other areas are related to the index. In Task B, the model for consolidation of clay was established, and the initial cracking and the column shape of the test specimen were maintained. Initial crack angle and tensile strength, crack shape and relationship between the main factors. The next year, the three points of the trial were made. One side, the numerical value calculation The theoretical solution of the force distribution in the test column subjected to point load is confirmed. The reconstruction calculation of the above model is carried out.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Crack propagation analysis of compacted clays with various water contents using Peridynamics

使用近场动力学对不同含水量的压实粘土进行裂纹扩展分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Chisato Shinzo;Taiki Shimbo;Yutaka Fukumoto
通讯作者：
Yutaka Fukumoto

A coupled particle-fluid numerical analysis of failure initiation of non-cohesive granular soils induced by upward seepage flow

向上渗流引起的非粘性粒状土破坏萌生的颗粒-流体耦合数值分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yutaka Fukumoto;Satoru Ohtsuka
通讯作者：
Satoru Ohtsuka

3-D coupled peridynamics and discrete element method for fracture and post-fracture behavior of soil-like materials

DOI：
10.1016/j.compgeo.2023.105372
发表时间：
2023-06
期刊：
Computers and Geotechnics
影响因子：
5.3
作者：
Y. Fukumoto;Taiki Shimbo
通讯作者：
Y. Fukumoto;Taiki Shimbo

浸透

渗透

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yutaka Fukumoto;Taiki Shimbo;福元　豊，前田健一;福元　豊，西浦泰介;福元　豊
通讯作者：
福元　豊

透明砂による間隙中の浸透流の異なる断面からの観察

不同截面透明砂孔隙渗流观测

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Chisato Shinzo;Taiki Shimbo;Yutaka Fukumoto;山本七輝，大下倭駆，福元　豊，大塚　悟;堀越晟冶，小室昂生，福元　豊，新保泰輝;小室昂生，澤　知行，堀越晟治，福元　豊，新保泰輝;大下倭駆，平田壮，福元　豊，大塚　悟
通讯作者：
大下倭駆，平田壮，福元　豊，大塚　悟