局所化理論に基づくN値設計体系の再構築

基于定位理论的N值设计体系重构

基本信息

批准号：
16760386
负责人：
松島亘志
金额：
$ 2.3万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16760386/
关键词：
N値サイズ効果局所化理論ひずみ勾配有限変形FEM 粒子破砕 X線CT Spring-8

项目摘要

我が国では、あらゆる地盤関連の基礎設計は標準貫入試験に基づくN値によって行われている。しかしながら、標準貫入試験は、動的試験であり、またサンプラーの押し込みという極めて局所化された変形に対する境界値問題であるため、支持力・土圧問題や斜面安定問題のようなすべり線形成に対する危険度、あるいは液状化危険度との関連については、明確な理論ではなく、実験に基づく経験則によってN値と各種限界強度を関連づけるものとなっている。本研究は、近年盛んに研究されている、ひずみの局所化理論に基づいて、地盤の変形スケールと材料スケール(地盤を構成する粒子の平均粒径)との関係を整理し、現在のN値設計体系において用いられている各種経験則の理論的背景を明らかにし、より合理的な設計体系を再構築することを目指すものである。本年度は、まず、ひずみ勾配理論を導入した2次元有限変形FEMに、より実材料に即したモデル化が可能な下負荷面Cam-clay構成モデルを適用し、地盤材料のサイズ効果について検討を行った。その結果、地盤材料のひずみ軟化後のモデリングに局所化幅の影響が顕著に現れること、密な地盤材料の要素挙動としてのダイレタンシーは非常に大きく、体積ひずみで10%程度にもなること、等の基礎的な知見を得た。また、豊浦砂の平面ひずみ試験でfittingしたパラメータを用いて、他の一面せん断試験や支持力試験の解析を行い、peak後のひずみ軟化挙動の比較を行った。更に、標準貫入試験に相当する境界条件において、材料スケールの影響が非常に顕著に現れることを示した。最後に、これらの異なる境界条件についての材料スケールが及ぼす影響について整理し、前年度の良配合材料に関する検討も踏まえてまとめを行った。

在日本，所有与地面相关的基础设计都是使用基于标准渗透测试的 N 值进行的。但标准贯入试验是动态试验，是因取样器压痕而导致的极端局部变形的边值问题，因此存在承载力/土压力问题和边坡稳定性问题等滑移线形成的风险。价值和液化风险并不是基于明确的理论，而是基于基于实验的经验规则。本研究基于近年来积极研究的应变局部化理论，整理了地面变形尺度与物质尺度（构成地面的颗粒的平均粒径）之间的关系，并计算了当前N值的目的是阐明设计系统中使用的各种经验规则的理论背景，并重建更合理的设计系统。今年，我们首先将可以更接近实际材料建模的欠载表面Cam-clay本构模型应用于结合应变梯度理论的二维有限变形有限元，并研究了地面材料Ta的尺寸效应。。结果，我们发现，在地面材料应变软化后的建模中，局部宽度的影响变得明显，并且作为致密地面材料的基本行为的膨胀性非常大，达到体积的10%左右。应变获得了基础知识。此外，利用丰浦砂平面应变试验拟合的参数，分析了其他单平面剪切试验和承载力试验，并比较了峰值后的应变软化行为。此外，结果表明，在相当于标准渗透测试的边界条件下，材料尺度的影响非常明显。最后，考虑到前一年对充分混合材料的研究，我们总结了材料尺度对这些不同边界条件的影响。