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，我们将首先延续去年的一些研究，比较纯三维状态下有端面约束和无端面约束的棱柱三轴试件的实验观察到的断裂形状以及加载速率效应等的影响我们引入了几何初始不规则性并研究了它们引起的分叉模式。结果，通过计算发现，没有端面约束的矩形试件的“强度”受到产生初始不规则性的侧面的影响，并且当初始对称性较低时，“强度”下降。假设线性弹性/弹塑性地基，我们进行三维水土耦合有限变形计算，并将其与微变形计算结果或平面应变条件进行比较，以研究路堤荷载引起的地基固结沉降行为。研究了几何变化对结果的影响。结果，我们获得了以下知识。（由弹性计算）（1）几何变化的效应是，在三个维度上，路堤荷载越大，“荷载集中”越明显，表现为沉降量增加的效应（比分钟沉降量大）。变形计算）。 (2)由于地层厚度小、荷载宽度大等边界条件，小总荷载的3D分析实际上可能会导致中心沉降量较大。另外，去年我们将有限元节点间“角度不变”、“距离不变”等变形约束纳入到3D程序中，在平面应变计算中，我们不仅应用了土工布这样的面材的加固作用，而且还可以计算作为棉材料的补强效果。今年，我们展示了由于地面挖掘而导致的轴力等如何随时间变化，以及平面应变条件下的计算对过度侧进行约束的示例。请注意，每次计算都需要大量的计算时间。为了通过计算重现超固结地面或折叠地面，需要进一步提高计算效率，例如将天际线方法应用于求解器。