画像解析に基づいた粒状体材料の変形挙動の評価と数値再現手法の提案

発行年月 2017年9月 港湾空港技術研究所 報告 056-03-02
執筆者 高野大樹
所属 地盤研究領域 地盤改良研究グループ
要旨 地盤工学において地盤の変形・破壊メカニズムを理解することは重要な研究課題である.港湾・空港施設において厳しい外力条件に対し,軟弱地盤,埋立地盤の液状化による流動,噴砂現象,安定処理地盤の変形・破壊挙動や速い流れと地盤の相互作用など複雑な現象が生じることが予測されている.これらの破壊に至るまでの変形プロセスを,境界値問題に置き換え数値解析で精緻に予測する方法が必要である.本報告では,土の粒子レベルでの挙動を評価しうる画像解析方法を開発し,砂を対象として,三軸圧縮下における変形・破壊挙動を試みた.実験ではX線CTと全視野測定法を組み合わせた変形プロセスの新しい評価手法を開発し,その有用性を実証した.さらに,CT画像解析から得られる地盤材料のミクロな情報を利用したFEM解析手法を提案した.FEM解析には粒状離散化手法を実装したPDS-FEM(Particle Discretization Scheme)を用い,メッシュのジオメトリの決定に三次元CT画像から得られる情報を用いた.解析結果は,一般的な砂の圧縮挙動を良く再現できており,簡易な破壊の表現手法を用いて複雑な粒状体の挙動を再現しうることを実証した.

キーワード:粒状体,砂,三軸圧縮試験,X線CT,画像解析,粒状離散化,有限要素法
全文 56-3-2.pdf(PDF/2.8MB)

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