有限変形理論に基づいた正規圧密および過圧密粘土の変形・破壊機構の解明に関する研究

基于有限变形理论阐明正常固结和超固结粘土变形破坏机制的研究

基本信息

批准号：
07750579
负责人：
野田利弘
金额：
$ 0.7万
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：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

研究の主な目的は次の(1)と(2)であった。(1)飽和粘土の挙動を水〜土骨格連成の弾塑性有限変形境界値問題の解として捉らえる立場で、特に境界条件が整備された三軸圧縮試験を題材に、載荷速度の違いと関連した破壊前後の分岐解析、ひずみの局所化と進行性破壊の追跡を行うこと。(2)カムクレイモデルに下負荷面モデル(橋口ら、1990)を新たに組込むことにより、正規圧密粘土のみならず超過圧密粘土の安定・不安定挙動を説明すること。(1)については、カムクレイモデルを用いて、供試体の変形・「強度」の非排水条件下での軸ひずみ速度依存性が、供試体内の間隙水の移動の程度の違いによる供試体の壊れ方(分岐モード)の違いで説明できた。また、分岐後、供試体内部での土要素の破壊の進展の様子を明示した。(2)については、まず第1に、カムクレイモデルの自然な拡張により、一般に負の後に正のダイレイタンシー特性を有するとされる超過圧密粘土(あるいは軟岩)の挙動(非排水試験では、正の後の負の過剰水圧の発生のこと、排水試験では圧縮から膨張に転ずる時の軸ひずみよりも後で軸差応力がピークを迎え「残留状態」を示すこと)を見事に説明できた。また、ダルシー則と連立して解く時、実験で得られるような応力〜ひずみ挙動に及ぼす載荷速度依存性がほぼ説明でき、また荷重劣化(不安定挙動)の計算が安定して行えることを示した。さらに、(2)で示される吸水軟化現象によって、泥岩のスレ-キング現象すなわち、「小さな荷重による超過圧密粘土の正規圧密粘土化」が生じると示唆した。

研究的主要目标如下（1）和（2）。 (1)从理解饱和粘土的行为作为水土骨架相互作用的弹塑性有限变形边值问题的解的角度出发，以边界条件完善的三轴压缩试验为对象，考察了差异失效前后的相关分叉分析、应变定位和渐进失效跟踪。 (2) 通过将欠载表面模型(Hashiguchi et al., 1990)新纳入凸轮粘土模型中，不仅可以解释正常固结粘土的稳定和不稳定行为，还可以解释超固结粘土的稳定和不稳定行为。关于（1），使用凸轮粘土模型，我们发现不排水条件下试件的变形和强度对轴向应变率的依赖性是由试件内孔隙水运动程度的差异决定的。可以通过“分支模式”中断方式的差异来解释。此外，还清楚地展示了分叉后样本内部土壤元素的破坏过程。关于（2），首先，由于凸轮粘土模型的自然延伸，超固结粘土（或软岩）的行为通常被认为具有先负后正的剪胀特性（在不排水试验中，他能够成功解释了正水压后出现负超水压的现象，以及在排水试验中，轴向差应力在从压缩变为膨胀时出现轴向应变峰值的事实，表明存在“残余状态”。此外，当与达西定律结合求解时，表明几乎可以解释实验中获得的应力-应变行为的加载速率依赖性，并且可以稳定地执行负载劣化（不稳定行为）的计算。此外，有人提出，(2)所示的吸水软化现象导致了泥岩的熟化现象，即“超固结粘土因小荷载而正常固结粘土”。