水〜土連成有限変形計算を用いた純3次元条件下にある飽和粘土の変形・破壊挙動の解明

利用水土耦合有限变形计算阐明纯三维条件下饱和粘土的变形和断裂行为

基本信息

批准号：
10750375
负责人：
野田利弘
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至 1999
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、まず昨年度からの研究の一部を引き続き行い、実験で観察される破壊形状と載荷速度効果の影響などと対比しながら、純3次元状態で端面拘束有り/無しの角柱3軸供試体を対象に、幾何的初期不整を入れて、それが誘発する分岐モードについて調べた。この結果、計算から端面拘束無しの直方供試体の「強度」は初期不整を与える側面によって左右され、初期の対称性が低いと「強度」が低くなること等がわかった。線形弾性・弾塑性地盤を仮定して、3次元の水〜土連成有限変形計算を行い、微小変形計算あるいは平面ひずみ条件の計算結果と対比しながら、盛土載荷に伴う地盤の圧密沈下挙動に及ぼす幾何形状変化の影響について調べた。その結果、次の知見を得た。(弾性計算から)(1)幾何形状変化の影響は、3次元であれば盛土荷重が大きいほど「荷重集中」が顕著になり、(微小変形計算よりも)沈下量を大きくする効果として現れる。(2)地盤の層厚が小さい・載荷幅が大きいなどの境界条件によっては、総載荷量の小さい3次元解析の方がかえって中央部の沈下量が大きくなることがある。また、昨年度、有限要素節点間に「角度不変」「距離不変」等の変形拘束条件を3次元プログラムに組み入れ、平面ひずみ計算ではジオテキスタイルのような面材としての補強効果だけでなく、鉄筋のような綿材としての補強効果の算定も可能とした。今年度は、地盤掘削に伴う軸力等の経時変化の様子と平面ひずみ条件での計算が過大側の制約になる例等を示した。なお、いずれの計算も膨大な計算時間を要した。計算により超過圧密地盤や褶曲作用を受ける地盤を再現するためにも、ソルバにスカイライン法を適合するなど、今後より一層の計算効率を図る必要がある。

今年，我们继续进行去年的一些研究，比较了实验中观察到的断裂形状和载荷速度效应的影响，并检查了三维态的几何初始不规则不规则状态中的几何初始不规则态在三维状态下引起的分支模式，并将其与三维状态中的效果进行比较，并将其与分裂形状的影响进行比较。结果，从计算中发现，没有末端面部束缚的矩形标本的“强度”取决于产生初始不规则性的侧面，并且如果初始对称性较低，则“强度”会降低。假设有线性弹性和弹性地面，我们进行了3维水到地球有限的变形计算，并将其与微小变形或平面应变条件的计算结果进行了比较，我们研究了几何变化对由于装载施加堤防而导致的地面固结结算行为的几何变化的影响。结果，获得了以下发现：（从弹性计算中）（1）几何形状变化的效果是因为路堤负载在3D中增加，因为“负载浓度”变得更加明显，并且似乎是增加沉降量的效果（而不是微观形式计算）。（2）取决于边界条件，例如地面的小层厚度或较大的负载宽度，在3D分析中，中心部分的下沉量可能更大，总负载量较小。此外，去年，将变形约束条件（例如“角度不变”和“距离不变”）纳入了有限元节点之间的3D程序中，允许平面应变计算不仅可以计算地面材料（如土工织物）的增强效应，还可以计算棉质材料（如增强杆）的增强效应。今年，我们展示了轴向力等随时间变化的示例。由地面发掘和平面应变条件下的计算示例受到过度侧面的约束。这两个计算都花费了大量计算时间。为了重现经受折叠的过多压实地面和地面，有必要进一步提高未来的计算效率，例如使用天际线方法符合求解器。