せん断帯の生成による地盤のすべり現象の解明と支持力・安定問題への応用

金沢大学工学部研究課題/領域番号:03855107, 研究期間(年度):1991出典：研究課題「せん断帯の生成による地盤のすべり現象の解明と支持力・安定問題への応用」課題番号03855107（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-03855107/）を加工して作

粘性土の非共軸性の定量化と極限解析への応用: 応力と塑性ひずみ増分の主軸のずれの重要

神戸大学 / 金沢大学工学部本研究では,まず,正規圧密された粘性土供試体を軸圧縮せん断し,供試体内に発達するせん断帯の様子を観察した.次いで,有限変形理論に基づく土/水連成の弾塑性有限要素解析プログラムを開発し,平面ひずみ軸圧縮せん断のシミュレーションを行った.その結果,粘性土材料に発達するせん断帯は常に膨張を伴い,そのような局所変形が間隙水のマイグレーションを引き起こし,このマイグレーションがさらなるせん断帯の生成に支配的に影響を及ぼしていることがわかった.すなわち,間隙水のマイグレーションによって,せん断帯の生成モードが大きく変化する.また,供試体に発達するせん断帯の間隔には周期性がみられ,その周期性は境界条件によって変化することがわかった.通常の土質試験では,供試体の縦横比は2:1に取られることが多い.この場合,供試体が示すピーク強度は,供試体成型時の初期不整や間隙水のマイグレーションに支配されるせん断帯の生成モードの違いによらず,ほぼ一定の値をとることが明らかになり,現行の土質試験における規定を裏付けるものとなった.以上の成果は,数年前に他の研究グループによって先駆的に示された結果と符合しているが,有限要素解析手法の一層の精緻化をはかった結果,本研究では,より定量的で詳細な議論を可能としている.また,弾塑性速度場におけるせん断帯生成理論によれば,材料の構成関係における非共軸性がせん断帯の生成に強い影響を及ぼすことが明らかとなっている.従って,この非共軸性とダイレタンシーの関係も重要となる.本研究では,せん断に伴う体積変化(ダイレタンシー特性)の影響を考慮できるように,Hillに代表されるせん断帯生成理論の拡張をはかった.すなわち,ダイレタンシーを考慮して,せん断に伴って,せん断帯の幅の変化を許す理論を考えてみた.その結果,粘土材料の持つ非共軸性が,せん断帯の生成・発達に極めて強い影響を及ぼすことが予測された.Recently, localized deformation in geo-materials has attracted many researchers with expecting rational explanation of phenomena such as progressive failure and size effect of footing on bearing capacity. The mathematical formulation of initial-boundary value problem for saturated soil mass is presented and the finite element technique is applied to solve it under appropriate initial and boundary conditions. The elastoplastic Cam-clay model is employed for the soil skeleton. In this study the theoretical framework for the soil/water coupled problem is extended to the finite deformation field where bifurcation of solutions in an initial boundary value problem may occur. The discretization for governing equations is proposed. After examining the numerical stability of the finite element scheme, the triaxial compression shear test of a clay specimen is simulated under the plane strain condition. It is revealed that the shear band observed as the strain localization in clay specimen always develops with dilation, which can be called the localization of dilatancy. Moreover is examined the applicability of such non-linear soil/water coupled formulation in the engineering practice in this study.研究課題/領域番号:08650571, 研究期間(年度):1996 – 1997出典：研究課題「粘性土の非共軸性の定量化と極限解析への応用: 応力と塑性ひずみ増分の主軸のずれの重要」課題番号08650571（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/report/KAKENHI-PROJECT-08650571/086505711997kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/）を加工して作

室内要素試験より得られる応力〜ひずみ曲線上の分岐点の同定と解析

金沢大学工学部本研究は,すべり線の発生のみならず,端面拘束などにより供試体が経験する非一様変形を一種の分岐現象として捉え,材料の構成関係を同定しながら,供試体が発現する強度を説明しようとするものである.得られた成果を要約すると以下のようになる.1.有限要素法による解析を行う場合,極限状態近傍でのアワグラスモードやゼロエナジ-モードの発生は,本来の解を覆い隠してしまうため深刻な問題である.4つの4節点四角形要素を選び,それぞれの要素の固有ベクトルと固有値を調べることにより,極限状態近傍での特性を把握した.2.供試体試験自身も境界問題であれば,材料の構成関係を陽な形で求めることはできない.そこでまず,従来の理論的フレームワークで,どこまで供試体の不均質場を追跡できるかを検討した.すなわち仮想粘性法を組み込んだ土・水連成FEプログラムを開発し,平面ひずみ状態での圧縮せん断を解析した.供試体中に発生する間隙水のマイグレーションが不均質場の形成に支配的な影響を及ぼすことがわかった.しかし,マイグレーションの影響が大きすぎて,材料の硬化則を同定するまでには至らなかった.3.供試体が経験する分岐を順次追跡するためには有限変形理論が必要であるが,2より,さらに土・水の連成であることも不可欠である.そこで,Cam-clayモデルの硬化則を仮定した土・水連成FEプログラムを開発した.4.1軸試験のようにハダカのままで圧縮せん断でき,かつそのときの有効応力を計測できる試験装置を用いて,Ko圧密された粘土に発生するスベリ線網を計測した.スベリ線網の間隔は離散的であり,供試体の壊れ方によって異なることがわかった.すなわち供試体の強度は,壊れ方に依存した離散的な量であることが予想される.研究課題/領域番号:06750524, 研究期間(年度):1994出典：研究課題「室内要素試験より得られる応力〜ひずみ曲線上の分岐点の同定と解析」課題番号06750524（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-06750524/）を加工して作

非共軸/共軸弾塑性有限変形理論による地盤すべり現象の解明と変形・安定解析への応用

金沢大学工学部研究課題/領域番号:01750474, 研究期間(年度):1989出典：研究課題「非共軸/共軸弾塑性有限変形理論による地盤すべり現象の解明と変形・安定解析への応用」課題番号01750474（KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）） （https://kaken.nii.ac.jp/ja/grant/KAKENHI-PROJECT-01750474/）を加工して作

The Risk of Liquefaction Associated with Water Head Fluctuation in the Low-lying Area of Tokyo

 In the wide area of the eastern part of Tokyo, the ground level is less than mean sea level. This area is more vulnerable to disasters than other areas. If large flood damage such as storm surge should occur in this area, the disaster would be a long-term catastrophe. On the coast of Tokyo Bay, countermeasures have been taken by tide embankments and floodgates. However, considering the damage scale when it occurs, an analysis in this area is very important. In this area, ground settlement occurred and groundwater head dropped because groundwater excessively withdrew by the industrial purpose during the period of economic growth. Currently, the groundwater head recovers and the ground settlement has been subsided. However, due to the groundwater head fluctuation, pore water pressure distribution had been different from hydrostatic pressure distribution. Therefore, in the analysis in this area, it is necessary to consider past groundwater head fluctuation. In this research, the ground settlement and the distribution of pore water pressure are simulated from groundwater level fluctuation over the past 100 years. Then, we conducted the seismic analysis by input the distribution of effective stress calculating from the simulated ground water pressure. The sites analyzed in this research are Tokyo Sea Life Park at the mouth of Arakawa River

Development of a Combined Real Time Monitoring and Integration Analysis System for Volatile Organic Compounds (VOCs)

A combined integration analysis and real time monitoring (Peak Capture System) system was developed for volatile organic compounds (VOCs). Individual integration analysis and real time monitoring can be used to qualitatively and quantitatively analyze VOCs in the atmosphere and in indoor environments and determine the variation in total VOC (TVOC) concentration with time, respectively. In the Peak Capture System, real time monitoring was used to predict future elevations in the TVOC concentration (peak), and this was used an indicator of when to collect (capture) ambient air samples for integration analysis. This enabled qualitative and quantitative analysis of VOCs when the TVOC concentration was high. We developed an algorithm to predict variation in the TVOC concentration, and constructed an automatic system to initiate air sampling for integration analysis. With the system, auto-sampling and analysis of VOCs in a conventional house were conducted. In comparison with background concentrations, the results of peak analysis enabled identification of compounds whose concentration rose. This also enabled an evaluation of possible VOC emission sources