含水履歴を考慮した自然斜面および土構造物の地震時挙動予測と安定性評価

考虑含水率历史的天然边坡和土结构的地震行为预测和稳定性评价

基本信息

批准号：
11J10961
负责人：
京川裕之
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

主に降雨や地震による地盤の変形・破壊挙動に対して, 地盤の種々の力学特性(主に繰返し載荷特性および不飽和特性)を適切に考慮した弾塑性構成モデルを搭載した数値解析コードを開発し, これら複合的災害に対する土構造物の健全性の評価ならびに自然地盤の変状予測の実現を目的とする。本年度は, 主に, 地震時挙動と直結する排水・非排水繰返し載荷時における地盤材料の応力ひずみ特性に対して, 実験的および解析的検討を行った。排水条件下繰返し載荷試験では, 体積・せん断剛性が増加し, 応力―ひずみループが収束する定常状態が確認される。これまで, このような定常化を表現する一次元モデルは幾つか提案されているが, 任意の応力状態, すなわち三次元応力状態を考慮した弾塑性モデルは提案されていない。本研究では, これまでに行ってきた種々の繰返し載荷試験をまとめ, 同結果より任意の応力経路下において応力履歴面を定義した。同面内において繰返し載荷に伴った剛性変化に発展則を与えることで, 任意応力経路における定常状態の発達・消散を表現する構成モデルを構築した。また, 経験的および数値解析的予測手法で参照される三軸試験等の室内試験では, 実地盤状態を再現しなければならないことは言うまでもない。拘束圧や間隙比は忠実に再現されるが, 当該地盤の変形特性そのものである(弾性波探査などから計測される)せん断剛性率が考慮されることは多くない。今年度は, 2011年東北地方太平洋沖地震で液状化被害が生じた埋立地盤の試料を用い, 微小な繰返し載荷履歴を再構成供試体に与えることで, 不撹乱試料と同様の初期せん断剛性率を室内試験で再現した。同再構成試料を用いた液状化試験ならびに一次元液状化解析は, 実地盤で生じた液状化現象を精度よく再現することを確認した。今後は同試験結果をもとに, 弾塑性構成モデルを用いた2次元および3次元解析へ適用する予定である。

我们已经开发了配备有弹性塑料本构模型的数值分析代码，该模型主要考虑了地面的各种机械性能（主要是重复的负载特性和不饱和特征），主要是由于降雨和地震，旨在评估土壤结构对这些复杂的疾病和预测自然土壤的变形的响应。今年，在废水和不水水的重复负载过程中，主要基于地面材料的应力应变特性进行了实验和分析研究，这与地震行为直接相关。在排水条件下的重复加载测试证实了体积和剪切刚度增加以及应力 - 应变环会收敛的稳态。到目前为止，已经有几种表达这种稳态的一维模型，但是尚未提出弹性模型，考虑到任何应力状态，即三维应力状态。在这项研究中，到目前为止已经进行了各种重复的载荷测试，根据结果，应力历史表面是在任意应力路径下定义的。通过为刚度变化提供发展规则，并伴随着同一平面内重复负载，构建了一种构成模型，该模型构建了在任意应力路径中稳态的发展和耗散的组成模型。毋庸置疑，在诸如三轴测试之类的室内测试中，这些测试在经验和数值预测方法中被引用，必须复制实际条件。限制压力和间隙比忠实地再现了，但是剪切刚度模量（根据弹性波勘探等测量），这是所讨论的地面的变形特征，通常不经常考虑。今年，我们使用了来自垃圾填埋场的样品，这些样品遭受了2011年Tohoku Pacific地震的液化损害，并将小的重复载荷历史施加到重建的标本中，以重现与室内测试中未受干扰的样品相似的初始剪切刚度。使用重建样品的液化测试和一维液化分析证实，在地面上发生的液化现象可以准确再现。将来，测试结果将用于使用弹性塑构模型将其应用于二维和三维分析。