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均使用基于标准渗透测试的N值进行。但是，由于标准渗透测试是动态测试，并且是极端局部变形的边界值，例如采样器的推进，滑动线形成的风险（例如轴承能力/地球压力问题和斜率稳定性问题）或液化风险之间的关系不是明确的理论，而是使用实验性Empure empurial Empure sules链接。基于近年来已经积极研究的应变定位理论，该研究旨在组织地面变形量表与材料量表（构成地面的颗粒的平均粒径）之间的关系，阐明当前N值设计系统中使用的各种拇指规则的理论背景，并重新构造一个更合理的设计系统。今年，我们首先应用了倒计时表面的CAM粘土本构模型，该模型允许建模更准确地基于实际材料，以使用使用应变梯度理论的二维有限变形FEM，并检查了地面材料的尺寸效应。结果，获得了基本知识，例如，在地面材料的应变软化后，定位宽度的效果显着反映在建模中，并且由于元素行为非常大，浓密的地面材料的远处非常大，体积应变约为10％。此外，使用Toyoura砂的平面应变测试中的参数，我们分析了其他剪切测试和轴承能力测试，并比较了峰值后的应变软化行为。此外，已经表明，在与标准穿透测试相对应的边界条件下，材料尺度的效果非常明显。最后，总结了材料尺度对这些不同边界条件的影响，并根据上一年的良好混合材料来汇总结果。