砂礫混合土の微視的モデルによる初期状態量と強度の評価に関する研究

利用砂石混合土微观模型评价初始状态量和强度的研究

• 批准号: 22KJ2345
• 负责人: 田上 聖人
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2345/
• 关键词: 礫分; 安息角; 平面ひずみ; 支持力; 個別要素法

二種混合体として、砂礫混合土のように、礫分(大粒子)と砂分(小粒子)で構成される土がある。二種混合体は、大粒子含有率によって、強度や破壊形態といった材料挙動が変化する。具体的には、小粒子が材料挙動の主体となる「小粒子骨格構造」、大粒子が材料挙動の主体となる「大粒子骨格構造」、それらの間に位置し、小粒子と大粒子の双方の特徴が材料挙動に現れ、大粒子含有率によって変化する「中間骨格構造」に分類される。また、小粒子骨格構造と中間骨格構造の境界となる大粒子含有率を「小粒子骨格構造の限界大粒子含有率」、中間骨格構造と大粒子骨格構造の境界となる大粒子含有率を「大粒子骨格構造の限界大粒子含有率」と定義される。本研究の目的は、拘束圧作用下の二種混合体の限界大粒子含有率を、微視的モデルを用いて定量的に評価することである。そのために、安息角実験、平面ひずみ圧縮試験、支持力模型実験に加えて、個別要素法による実験のシミュレーションを実施する。令和4年度では、「拘束圧を100kPaとした平面ひずみ圧縮試験」を行うとともに、以前に実施した「極低圧条件となる安息角実験」、「個別要素法による安息角実験の再現解析」、「遠心場での支持力模型実験」の結果を再整理した。さらに、微視的モデルの計算結果との比較検討を行った。その結果、微視的モデルで算出したものと比べて、実験で取得した限界大粒子含有率は、概ね、小粒子骨格構造の限界大粒子含有率は大きく、大粒子骨格構造の限界大粒子含有率は小さくなった。現状の微視的モデルは、拘束圧が非常に低い状態を想定している。つまり、拘束圧が作用(増加)すると、小粒子骨格構造の限界大粒子含有率は大きくなり、大粒子骨格構造の限界大粒子含有率は小さくなることが分かった。そのため、拘束圧作用下の限界大粒子含有率を評価する微視的モデルには、この影響を考慮する必要があると考えられる。

作为两种物种的混合物，有一个由砾石（大颗粒）和沙子（小颗粒）组成的土壤，例如用于沙子和砾石的混合土壤。双层的物质行为会根据大粒子含量（例如强度和断裂形式）而发生变化。具体而言，它被分类为“小颗粒骨架结构”，其中小颗粒是物质行为的主要体体，而“大粒子骨架结构”，其中大颗粒是物质行为的主体，而“中间骨架结构”在其中，小颗粒的特征和大颗粒的特征在物质行为和基于大粒子含量的变化中都出现。另外，将小粒子骨架结构与中间骨架结构之间形成边界的大粒子含量定义为“小粒子骨架结构的有限粒子含量”，而形成中间骨架结构和大粒子骨骼结构之间边界的大粒子含量定义为“大粒子骨骼结构的有限的大粒子含量”。这项研究的目的是使用微观模型在约束压力下定量评估两种混合物的边缘大颗粒含量。为此，除了休息角度，平面应变压缩测试和支持力模型实验外，还将进行使用单个元素方法的实验模拟。在2022年，我们进行了“限制压力为100 kPa的平面应变压缩测试”，并重组了先前执行的“静息角度实验的角度，具有极低压力条件的静息角度”，“使用单个元素方法对静止角度实验的重现分析，使用单个元素方法”和“离心机场中的携带能力模型实验”。此外，比较并检查了微观模型的计算结果。结果，与使用微观模型计算的粒子相比，实验中获得的极限粒子含量在小粒子框架结构中通常更高，并且较大粒子框架结构的极限大粒子含量较小。当前的微观模型假定约束压力非常低的状态。换句话说，发现限制压力起作用（增加）时，小粒子框架结构的较大粒子含量会增加，并且极限粒子结构的较大粒子含量减小。因此，人们认为应在微观模型中考虑这种效果，以评估约束压力下的限制粒子含量。

项目成果

遠心模型実験における二種混合体の支持力特性に与える大粒子含有率の影響

离心模型实验中大颗粒含量对双组分混合物支撑力特性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 田上聖人;中田幸男;Jonathan Black
• 通讯作者: Jonathan Black