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

点击翻译按钮获取中文摘要

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．