発表論文

数値シミュレーション関連

個別要素法(DEM)を用いたトンネル切羽安定性検討

著者

宇津野衛・清水浩之・大野進太郎(鹿島建設)、関野真登(地層科学研究所)
  • 土木学会第73回年次学術講演会(平成30年8月),III-508

概要

一般的にトンネルの安定性を解析的に検討する際には、FEMに代表される連続体解析手法を用いられていることが多い。本論文では、連続体解析手法との比較を通じて、個別要素法(DEM:Distinct Element Method)のトンネル切羽安定性評価への適用性を検討した。
(使用コード:PFC ver5.0、FLAC ver.8.0(ともに米国itasca社製))
2018.9更新  
水抜きボーリングによる湧水対策を考慮した浸透流解析

著者

並川正・田部井和人・北村義宣・升元一彦・森川誠司(鹿島建設)、関野真登(地層科学研究所)、勘定茂(西日本高速道路)
  • 土木学会第73回年次学術講演会(平成30年8月),III-533

概要

大深度の高圧湧水帯の存在が危惧される山岳トンネルを安全・合理的に施工するために、長距離の先進探査ボーリングから得られる湧水量や水圧などの情報をもとに、水抜きボーリングなどの対策工設計のための予測解析が行われている。この解析の精度向上の課題として、ボーリング孔壁による摩擦損失を考慮することが挙げられる。 本報告では、ボーリング孔内の摩擦損失を考慮した三次元FEM浸透流解析手法について示し、実トンネルの施工情報を用いて湧水帯の透水係数を算定し、地下水圧低下をシミュレーションした事例を報告する。
2018.9更新  
FEM-DEM連携解析によるコンクリート構造物のひび割れ進展評価技術の開発

著者

清水浩之・大家史・大野進太郎・大谷芳輝(鹿島建設)、関野真登(地層科学研究所)
  • 土木学会第73回年次学術講演会(平成30年8月),CS5-011

概要

従来用いられてきた有限要素法(FEM: Finite Element Method)のような連続体解析手法とDEM を連携させることでコンクリート構造物の詳細なひび割れ進展の評価を現実的な解析時間で行う手法を開発した。このFEM-DEM 連携解析によるコンクリート構造物のひび割れ解析事例を通して、本手法の利点やさらなる評価技術の高度化を目指すための課題について報告する。
2018.9更新  
仮想ドレーンモデルの実用化を目指した現場実証解析

著者

江島武(鉄道・運輸機構 九州新幹線建設局 大村鉄道建設所長)、藤野晃・福田毅(清水・青木あすなろ・菱興特定建設工事共同企業体)、細野賢一・里優(地層科学研究所)
  • 土木学会第73回年次学術講演会(平成30年8月),VI-024

概要

仮想ドレーンモデルの特徴は、トンネル掘削による排水効果を井戸公式で代用し、トンネル位置からの距離に応じた流量配分を近隣設定に行うことで、トンネル断面をモデル化せずに掘削による排水効果を求めることである。 本論文では、九州新幹線(西九州ルート)木場トンネルの施工実績(トンネル掘進にともなう坑内湧水量)に対する再現解析を実施することで、仮想ドレーンモデルを情報化施工として組み込む場合の実用性を確認した。
2018.9更新  
機械学習による地下水シミュレーション自動モデリング手法開発に向けた基礎的研究

著者

里優・岩永昇二(地層科学研究所)、阪田義隆(北海道大学)
  • 土木学会第73回年次学術講演会(平成30年8月),II-038

概要

研究目的は、地下水問題(例えば、堤防浸透、井戸取水など)に対し、実務的に妥当な地下水シミュレーションモデリングの自動化システムを開発することである。浸透問題、熱移送問題、物質移送問題の3テーマを対象とし、各テーマに対し設定した標準問題(学習ケース)に対し、事前情報、評価情報の質・量の異なる条件下において、シミュレーションを行い、評価情報に対する計算誤差、評価情報とは異なる真値情報に対する誤差について機械学習を繰り返し行わせる。 機械学習した結果と真値情報を比較し、与えられた事前情報に応じてどのように境界条件、水理定数を調整すべきかを統計的に決定し、実際の現場問題に適用し、その妥当性と有効性を検討することを目指す。まずは、研究手法の紹介と、浸透問題についての研究開発状況について報告する。
2018.9更新  
トンネル施工時の湧水対策効果に対する早期予測解析手法の提案

著者

細野賢一・河原裕徳・里優(地層科学研究所)
  • 第53回地盤工学研究発表会,0800,G-07,2018年7月

概要

トンネル内湧水問題に対しては、トンネル掘削中の前方探査結果などに基づき、適時に水理地質構造を見直した上で、早急に湧水量の予測修正を算定し、対策工選定や計画変更に役立てることが望ましい。 本研究では、排水構造物をモデル化することなく湧水量を求めることができる仮想ドレーンモデルに対し、グラウト注入による改良効果を考慮できる式の導出を行ったうえで、種々の対策工を比較検討した。
2018.7更新  
シミュレーションに基づく路線の落石対策工に関するリスク評価

著者

菅野蓮華・森口周二・寺田 賢二郎・林 俊介(東北大学)、磯部有作(地層科学研究所)
  • 第53回地盤工学研究発表会,0871,G-13,2018年7月

概要

交通路線の対落石安全性を予算内で最大化することを目的とし、数値シミュレーションに基づいて、目的にかなった対策工の設計に役立てるための落石リスク評価手法を構築した。 その上で、リスク指標に基づく路線全域の対策工の最適設計問題を定義する。
2018.7更新  
大変形理論に基づくひずみ空間多重せん断モデルの適用性の検討-矢板式構造を対象として-

著者

藤井紀之・植村一瑛(応用地質)、関野真登(地層科学研究所)、仲摩貴史(地震工学研究所)、飛田哲男(関西大学)、上田恭平(京都大学防災研究所)
  • 第53回地盤工学研究発表会,0756,E-08,2018年7月

概要

矢板式構造を対象とした遠心載荷実験結果と、FLIP TULIP によって得られた微小変形解析結果・大変形解析結果を比較し、矢板式構造を対象としたFLIP TULIP の適用性、矢板と背後地盤の拘束条件のモデル化の検討を行った。
2018.7更新  
質点系落石解析による危険度分布の確立論的評価の検討

著者

磯部有作(地層科学研究所)、稲垣秀輝・大野博之(環境地質)
  • 平成29年度日本応用地質学会 研究発表会,65,H29(2017)年10月

概要

H26年8月に発生した広島豪雨土砂災害は、沖積錐上の民家に大きな被災をもたらした。この沖積錐に注目した土石流災害調査を行った結果、花崗岩分布地域では巨礫を含むマトリックス分が多く、沖積錐が緩やかで遠くまで達することがわかった。 これらの調査データをもとに、数値計算により今後の被災予測に活用するための感度解析を実施した。数値計算は質点系の落石解析手法を用いるため、巨礫を多く含んだ地区のみを対象とした、モンテカルロシミュレーションにより危険度分布を確率論的な評価を行った。
2017.11更新
飽和度上昇時のせん断強度低下による豪雨時斜面崩壊の連成解析による検討

著者

中川光雄(地層科学研究所)
  • 土木学会第72回年次学術講演会,III-180,H29(2017)年9月

概要

斜面の不飽和領域でのサクション低下によるせん断強度低下に対する効果を連成解析により検討するにあたり、サクションと粘着力増分の関係式を応力浸透連成解析に導入し、その影響効果を検討した。
2017.11更新  
トンネル覆工試験体の打音試験を対象とした数値シミュレーション

著者

津野究・嶋本敬介・舩越宏治(鉄道総合技術研究所)、菅原健太郎(地層科学研究所)
  • 土木学会第72回年次学術講演会,III-364,H29(2017)年9月

概要

鉄道トンネル検査の基本である打音調査を模擬した試験より、変状と打音時の振動特性についての検討を行った。この打音試験を対象としたシミュレーションを行い、試験結果との比較を報告する。
2017.11更新  
豪雨時における斜面崩壊メカニズムの連成解析による検討

著者

中川光雄(地層科学研究所)
  • 第52回地盤工学研究発表会,0890,E-06,2017年7月

概要

斜面の不飽和領域でのサクション低下によるせん断強度低下に対する効果を連成解析により検討するにあたり、サクションと粘着力増分の関係式を応力浸透連成解析に導入し、その影響効果を検討した。
2017.11更新  
仮想ドレーンモデルのトンネル情報化施工への適用の試み

著者

細野賢一・河原裕徳・里優(地層科学研究所)
  • 第52回地盤工学研究発表会,0692,E-07,2017年7月

概要

湧水量の予測は、浸透流解析手法が一般的であるが、解析結果が得られるまでに多大な労力と時間が必要となる。この課題を克服するため、トンネルの構造物をモデル化せずに排水効果を考慮できる仮想ドレーンモデルを考案した。仮想ドレーンモデルの妥当性の検証およびトンネルの情報化施工に活用する方法について述べる。
2017.11更新  
仮想トンネルモデルによる3次元浸透流解析手法

著者

細野賢一(地層科学研究所)、河原裕徳(同)、里優(同)
  • 第14回岩の力学国内シンポジウム講演集,No.120,2017年1月

概要

トンネルによる湧水量予測のための3次元浸透流解析において、トンネルをモデル化せず、トンネル軸を中心とする円筒座標系における定常解を用いてトンネル掘削と同等の効果を解析領域に与える方法を考案した。
2017.1更新
坑道掘削時内空変位に基づく広域岩盤の初期地圧評価

著者

亀村勝美(深田地質研究所)、青柳和平(日本原子力研究開発機構)、名合牧人(幌延ジオフロンティアPFI)、菅原健太郎(地層科学研究所)、松原誠(同)
  • 第14回岩の力学国内シンポジウム講演集,No.012,2017年1月

概要

深度350mの坑道掘削時の内空変位計測結果を用いて、数百m四方の岩盤の挙動を説明できる初期応力の推定を試みた。また、推定結果の精度をより高めるために岩盤の割目の発達状況を考慮して内空変位計測結果を評価し、検討を行った。その結果は、他の計測結果と整合しており、本解析手法の妥当性が確認された。
2017.1更新
仮想ドレーンモデルによる3次元浸透流解析

著者

細野賢一(地層科学研究所)、河原裕徳(同)、里優(同)
  • 日本地下水学会 秋季講演会,No.45,2016年10月

概要

有限要素法による3次元浸透流解析を行う場合には、分水界に境界条件を定める必要性から、数100-数km四方の大きな解析領域が対象になる。この大きな領域に、トンネルや地下水排除工などを具体的にモデル化しようとすると、サイズが相対的に小さいため、具体的にモデル化する場合には多くの労力が必要となる。 本研究では、3次元モデルにおいて、トンネル等の構造物をモデル化せずに要素分割を行い、解析に要する時間を大幅に減ずる方法を考案した。これを用いて、いくつかのモデルケースを設定し、ドレーン構造物を具体的にモデル化した場合との結果を比較した。
2016.10更新
質点系落石解析による土砂災害で発生した土石流の到達距離に関する一考察

著者

磯部有作(地層科学研究所)、稲垣秀輝(環境地質)、大野博之(環境地質)
  • 平成28年度 日本応用地質学会 研究発表会(仙台),2016
2016.10更新
Reinforced Foundation Ground in Embankment Site Subjected to Consolidation

著者

磯部有作(地層科学研究所)、Hossain Md.Shahin(Islamic University of Technology)、中井照夫(地域地盤環境研究所)
  • CECAR 7(CIVIL ENGINEERING CONFERENCE IN THE ASIAN REGION),2016
2016.09更新
せん断変形を受ける地盤におけるジオシンセティックスを用いた地盤補強方法に関する研究

著者

磯部有作(地層科学研究所)、木下貴道(名古屋工業大学)、Hossain Md.Shahin(Islamic University of Technology)、中井照夫(地域地盤環境研究所)
  • 地盤工学会研究発表会,0788,2016

概要

せん断変形を受ける地盤におけるジオシンセティックスを用いた地盤補強方法を検討する実験と同条件で数値解析を行った。解析で用いる構成式は、砂地盤から粘土地盤まで地盤材料に拘らず、またモデル実験のような低拘束応力下から原地盤の応力レベルまで唯一的な材料パラメータを用いて応力-ひずみ関係を表現できる。その結果、解析の有効性をモデル実験で検証しておけば原地盤の挙動は解析で検討できる。
2016.09更新
ひずみ硬化型PHモデルのトンネル掘削解析における適用性の検討

著者

中川光雄(地層科学研究所)
  • 地盤工学会研究発表会,0739,2016

概要

地盤の三軸圧縮試験の載荷過程で逐次進行する剛性低下をひずみ硬化で表現した弾塑性構成則モデルであるPH(Plastic Hardening)モデルのトンネル掘削解析への適用性を検討した。土被りの小さいトンネルを対象とし、地表面沈下やリバウンドなどの掘削によるトンネル周辺挙動に着目し、現状の実務で多用されているMohr-Coulomb 弾完全塑性モデルと比較して考察する。
2016.09更新
Study for the Elucidation of the Sedimentation Structure Using the Numerical Analysis

著者

磯部有作(地層科学研究所)、八村智明(日本環境衛生センター)、大野博之(日本環境衛生センター)、松本謙二(日本環境衛生センター)、宮原哲也(日本環境衛生センター)、永岡修一(日本環境衛生センター)
  • 10th Asian regional Conference of IAEG,Tp4-P08,Kyoto,2015

概要

地上からまたは海中から地すべりが発生し、海中を沈降していく過程と沈降した後の海底面との衝突時に発生する海底地盤の巻き上げ現象をMPS(Moving Particles Semi-implicit)法により、基礎的な条件を仮定し表現した。密度の大きい沈降物が密度の小さい海底地盤を巻き上げた後に元の海底地盤の下に堆積し、巻き上がった海底地盤はその後沈降し、地すべりで発生した沈降物の上に堆積していく結果を得た。また、海底地盤の粘性係数の違いにより、巻き上がりの大小の違いも現れた。
2015.09更新
斜面表層崩壊の土砂到達予測における粒状体個別要素法解析の適用

著者

中川光雄(地層科学研究所),池田泰之(ドーコン),山 真典(ドーコン),谷口拓也(北海道開発局)
  • 土木学会第69回年次学術講演会(平成26年9月),Ⅲ-278

概要

国道453号北海道千歳市支笏湖畔の道路敷地外に確認される崩壊堆積地形が既知である斜面を対象として、 粒状体個別要素法パラメータをキャリブレーションにより求め、付近の検討対象斜面に対して崩落シミュレーションを実施し、 土砂到達の程度を予測した。
2014.12更新
トンネル掘削解析における実用的なひずみ軟化モデルの提案と適用

著者

中川光雄(地層科学研究所)
  • 土木学会論文集F1(トンネル工学),Vol.70,No.2,67-81

概要

軟岩地山を対象としたトンネル掘削を実施する場合、ひずみ軟化特性やダイレタンシー特性の表現が重要となる。 本論文は、通常の地質調査で実施される三軸圧縮試験の応力とひずみの関係を利用して、現場のひずみ軟化特性を再現するパラメータを得るプロセスを提案している。 本提案によるモデル化・解析手法は、構成式の議論による手法に比べて理論的な厳密さは劣るものの、ひずみ軟化特性の本質である変形の局所化や材料劣化の表現を実現しながらも実用性を重視した点に特徴がある。
2014.12更新
海面処分における投入固体の自由沈降現象の検討
-CIPによる解析編-

著者

磯部有作(地層科学研究所),河原裕徳(地層科学研究所),松元謙二(日本環境衛生センター),大野博之(日本環境衛生センター), 登坂博行(東京大学),永岡修一(日本環境衛生センター),八村智明(日本環境衛生センター),武馬雅志(愛知臨海環境整備センター), 大嶋真由子(愛知臨海環境整備センター)
  • 応用地質,Vol.53,No.5,PP.218-pp.226,2012年12月

概要

海面(水面)の廃棄物最終処分場では、遮水層の層厚が埋立廃棄物の沈降および着底時に及ぼす衝撃によって減じられることがあってはならない。 埋立廃棄物の沈降現象を数値解析的に推察するために、本論では実験結果と比較し、CIP法による数値解析手法の再現性について検討した。 その結果、流体と剛体をモデル化したCIP法によって、単粒子自由沈降の挙動を表現できることが示され、 とくに、底面遮水層への衝撃力やめり込み量を算出するための終端速度を算出するのに適していることが示された。
2012.12更新
海面処分における投入固体の自由沈降現象の検討
-MPSによる解析編-

著者

河原裕徳(地層科学研究所),磯部有作(地層科学研究所),松元謙二(日本環境衛生センター),大野博之(日本環境衛生センター), 登坂博行(東京大学),永岡修一(日本環境衛生センター),八村智明(日本環境衛生センター),武馬雅志(愛知臨海環境整備センター), 大嶋真由子(愛知臨海環境整備センター)
  • 応用地質,Vol.53,No.5,PP.227-pp.226,2012年12月

概要

海面(水面)の廃棄物最終処分場では、遮水層の層厚が埋立廃棄物の沈降および着底時に及ぼす衝撃によって減じられることがあってはならない。 埋立廃棄物の沈降現象を数値解析的に推察するために、本論では実験結果と比較し、MPS法による数値解析手法の再現性について検討した。 その結果、粒子法の一種であるMPS法では、単粒子のみならず多粒子の沈降状況をある程度表現できることが示された。 現在利用可能なコンピュータでは計算時間が膨大になり、適切な沈降速度を直接算出することはできないが、 いくつかの異なる粒子間距離の解析結果からある程度の沈降速度等を推察できる可能性がある。
2012.12更新
液状化に伴う戸建住宅の沈下現象についての数値解析的アプローチ(その1)

著者

余川弘至(ベターリビングつくば建築試験研究センター),磯部有作(地層科学研究所), 福田毅(地層科学研究所),里 優(地層科学研究所),新井洋(国土技術政策総合研究所)
  • 日本建築学会大会学術講演梗概集(東海),20244,2012年9月

概要

東北地方太平洋沖地震で確認された隣り合う住宅がお互いにお辞儀するようにして傾斜して沈下する被害が多数報告されている。 地震に伴う地盤の液状化および住宅の振動が相互的に作用するためと考えられる。このような被害を受けた2地区を対象に動的有効応力解析を実施した。 お辞儀モードを検討するための準備解析として、液状化解析コードLIQCAを用いた地盤のみを取り扱った土柱モデルによる検討結果を報告する。
2012.09更新
液状化に伴う戸建住宅の沈下現象についての数値解析的アプローチ(その2)

著者

磯部有作(地層科学研究所),余川弘至(ベターリビングつくば建築試験研究センター),福田毅(地層科学研究所), 里 優(地層科学研究所),新井洋(国土技術政策総合研究所)
  • 日本建築学会大会学術講演梗概集(東海),20245,2012年9月

概要

(その1)に引き続き、隣接する住宅がお辞儀するように傾斜・沈下した液状化被害を受けた2地区を対象に、 液状化解析コードLIQCAを用いて、2次元数値解析による被害メカニズムの検討を行う。 隣接する住宅のお辞儀モードについて、2次元液状化解析から、その要因が液状化地盤と住宅との強非線形動的相互作用によるものである可能性を指摘した。
2012.09更新
トンネル掘削時のロックボルトのモデル化に関する検討

著者

熊坂博夫(清水建設),福田毅(地層科学研究所)
  • 土木学会第67回年次学術講演会,Ⅲ-168,2012年9月

概要

地山強度比の相違によるロックボルトの軸力分布の感度を検証する目的で、2パターンの地山でロックボルトを配したトンネル掘削解析を実施した。 この時にロックボルトの軸力のピーク値が現れる位置と軸力分布形状に大きな違いが見られない点から、 現実的な現象を再現しているとは言い難いと考えた著者らは、ロックボルトのモデル化の見直しを試みた。 具体的には、ロックボルトの端部を固定するフェイスプレートを解析的に表現することを試み、ロックボルトの軸力分布にどのような影響を与えるのかを定量的に評価した。 結果として、ロックボルトのモデル化の違いで軸力の分布形状が異なることがわかり、実現象を十分理解した上でモデル化をする配慮が必要であることを示した。
2012.09更新
Attempt to advanced observational construction of predictive analysis considering long-term deformation

和文タイトル

長期変状予測解析を考慮した情報化施工の高度化への試み

著者

福田 毅(地層科学研究所),高橋俊長(東日本高速道路株式会社),山田浩幸((株)鴻池組),蒋 宇静(長崎大学)
  • 12th ISRM International Congress on Rock Mechanics Beijing, October 18-21, 2011

概要

高度な情報化施工を取り組む上での一つの試みとして、カルマンフィルターを用いた逆解析手法による再現解析結果の妥当性について報告する。 また、逆解析により同定された岩盤物性値を用いた予測解析、およびクリープ特性を考慮した長期変形予測解析を実施した結果を報告する。
2011.10更新
Influence of a fault system on rock mass response to shaft excavation in soft sedimentary rock, Horonobe area, northern Japan

和文タイトル

北海道幌延地域軟堆積岩における立坑掘削時の岩盤挙動に対する断層系の影響

著者

常盤 哲也、津坂 仁和、石井 英一、真田 祐幸、冨永 英治(地層科学研究所)、羽出山 吉裕、舟木 泰智

概要

本論文では、北海道幌延地域における断層系を生成した応力場に着目し、断層系と軟堆積岩中の立坑掘削における岩盤挙動との関係について検討している。 当該領域では、ボーリング孔における水圧破砕調査および地殻プレートの動きから、主要な水平方向主応力は東西型であることが示されているが、 立坑掘削時の立坑における最大内空変位は、北北東- 南南西の方向であった。 そこで、立坑壁における断層について断層すべり解析を実施し、断層系を生成する古応力場を再構築したところ、 最大水平主応力は主に北北東- 南南西であり、最小水平主応力は主に西北西‐東南東であった。 これらの方向は、それぞれ立坑の内空変位最大値と最小値の方向に類似している。 この結果は、断層系が、軟岩においては立坑掘削時の岩盤挙動に影響を与えていることを示しており、岩盤の変形は断層系によって制御されると考えられる。 また、断層系を生成する古応力のフィールドに着目して岩盤挙動を評価し、予測することも可能と考えられる。
2011.07更新
海面最終処分場の廃棄物層内の水質浄化の処理機能に関する検討

著者

細野賢一(地層科学研究所)、大野博之、永岡修一、八村智明、宮原哲也、松本謙二、飛田靖之、富田洋平
  • 日本応用地質学会 平成23年度研究発表会講演論文集,No.39,2011

概要

廃棄物層中の保有水等は埋立物からの溶出によって汚濁成分を含む水質となり、この保有水等は、集配水設備を通して水処理施設へ送られる。 処分場の表層部は、早い段階での跡地利用されることが望まれており、そのために廃棄物層に含まれる汚濁成分の早期浄化(早期安定化)する工法の選定が重要となる。 (財)愛知臨海環境整備センターにより管理・運営されている衣浦港3号地処分場を対象とし、廃棄物層上部水平暗居工による集配水設備を考慮した移流分散解析モデルの構築を行い、 最適な水平暗渠構造の選定を試みた。また、跡地利用等も考慮した上での、解析実施ケースのメリット・デメリットを整理する。
2011.更新
海面最終処分場の底面遮水層への投入廃棄物の影響

著者

磯部有作(地層科学研究所)、松本謙二、大野博之、永岡修一、八村智明、飛田靖之、富田洋平
  • 日本応用地質学会 平成23年度研究発表会講演論文集,No.38,2011

概要

近年の海面最終処分場は、埋立区画の底面遮水層として在来地盤の沖積粘土層を利用している。 廃棄物の投入による底面遮水層への廃棄物のめり込みなど遮水性能への影響が懸念される。 投入物の底面へのめり込みについて、CIP法による数値解析と実験結果との比較を行い、その影響を検討した。 また、数値解析の妥当性を評価するために、仮定に基づいた理論解との比較も試みた。
2011.更新
斜面微地形が落石軌跡に与える影響に関する数値実験
Numerical Simulation of Effects of Slope Micro-Topography on Rockfall Trajectories

著者

西村強(鳥取大学),福田毅(地層科学研究所),木山英郎(鳥取大学)
  • Journal of the Society of Materials Science,japan, Vol.59,No.3,pp.199-204,Mar.2010

概要

わが国は山地が多く,主要道路が山間部を縫うように走っているため,点検に基づいた危険地域指定・対策が重要であると考えられる. このような危険地域内の影響域,本研究の対象である落石に絞ると,落石到達域の評価に際しては,落石の落下軌跡や到達距離を予測し, かつ,対策工の位置における運動エネルギーも解析しておく必要がある. このように得られた解析結果は,地形データに重ね書きすれば,落石に対するハザード評価に有効な資料となる. 本研究では,著者らが開発した解析プログラムを用いて,地形や斜面表面などの幾何学的要因が与える影響について三次元解析を実施した. ここに言う幾何学的要因とは,2面から成る地形を設定し,それらの面は平均勾配によって表現し,さらに,各々の面には凹凸があるとして, 細かく格子状に分割の上,斜面上の格子点の座標(標高)を設定する斜面モデルである. 平均勾配,凹凸(roughness)と格子の大きさとに注目した解析を実施し,斜面の平均勾配と微小な地形変化が水平方向の拡がりに与える影響を例示した.
2010.03更新
任意多面体ブロックでモデル化した個別要素法による岩盤崩落シミュレーション

著者

中川光雄、神原規也
  • 土木学会,第39回岩盤力学に関するシンポジウム講演集,pp.334-339,2010.01

概要

任意多面体ブロックの取り扱いを可能とする回転運動の合理的な定式化を検討。 またこれを急崖斜面に3次元個別要素法を用いて急崖斜面に適用したところ、回転運動の再現の重要性を示唆する結果が得られた。
2010.01更新
雲仙普賢岳溶岩ドームの大規模地震による高速岩盤崩壊シミュレーション

著者

中川光雄、山田正雄、中谷紀行、近重朋晃
  • 第65回年次学術講演会講演概要集,III-403,2010

概要

1990年島原半島雲仙普賢岳で噴火活動が開始され、一連の火山活動は1995年2月以降鎮静化しているものの火山活動によって出現した溶岩ドームは、時間が経過する中で崩れやすくなっている。 この状況において、強振動による岩盤崩壊が発生すれば、斜面下方にある島原市街地に大きな被害を及ぼす懸念がある。 大規模地震に起因した溶岩ドームの崩壊に続き、岩塊が高速で流化すると想定して、多面体ブロックを取り扱う3次元個別要素法(3DECコード)を用いて高速岩盤崩壊シミュレーションを実施し、 その到達範囲を予測し島原市の家屋や公共施設等に及ぼす影響を検討した。その一部を報告する。
2010.更新
合理的な接触判定法に基づく3次元個別要素法による落石・岩盤崩落シミュレーション

著者

中川光雄、山田正雄、中谷紀行、近重朋晃
  • 日本地すべり学会誌,Vol.47,No.3,5,2010

概要

落石・岩盤崩落シミュレーションを用いて岩塊の崩落軌跡を適切に予測し評価するには,斜面の地形,岩塊の形状や大きさを適切にモデル化できる手法が望まれる. 3次元個別要素法における崩落岩塊のモデル化では,球要素を使用する方法が多く見受けられる. これに対して著者らは,形状や大きさがより実際に近いモデル化を実現するには多面体ブロックの適用が有効であると考える. 実業務でこれを適用するにあたり最も重要なポイントは,多面体ブロックが高速で複雑に斜面と衝突する状況においても耐える3次元の接触判定法を有することである. 本稿は,3次元個別要素法コード3DECに組み込まれている多面体ブロックのための接触判定法の有用性を明らかにした上で, 岩塊崩落による道路の被災が懸念される斜面に対して崩落シミュレーションを実施し,その適用性を検討した.
2010.更新
地すべりに対するトンネル坑口部の3次元有限差分法解析による合理的設計
  • 土木学会,トンネル工学報告集第19巻,pp.225-236,2009.11

概要

坑口が地すべりブロック内に位置し、掘削により地すべり土塊を貫通するトンネルを対象として、施工進捗に伴うトンネル掘削によるゆるみの発生、トンネル周辺地山の緩みの発生、 補助工法による緩み抑制効果を3次元有限差分法解析を用いて検討した。
2009.11更新
凍結融解作用を受ける火山灰土斜面の熱伝導/応力変形連成解析
  • 土木学会,第64回年次学術講演会,III-128,2009.9

概要

熱伝導/応力変形連成FEM解析手法を用いて火山灰土模型斜面の凍結融解実験を行い、実験結果との比較により数理モデルの妥当性の検証、 および地盤の凍結融解に関係する解析パラメータが寒冷地斜面の表層崩壊に及ぼす影響について検討を行った。
2009.09更新
小規模建築物を対象とした液状化対策の設計法に関する研究(その1)
  • 日本建築学会,2009年度大会(東北),B-1構造1,20307,2009.8

概要

小規模建築物を対象とした地盤調査から液状化対策の必要性の判断フローと補強対策方を提案し、それについて論じている。
2009.08更新
小規模建築物を対象とした液状化対策の設計法に関する研究(その2)
  • 日本建築学会,2009年度大会(東北),B-1構造1,20308,2009.8

概要

小規模建築物を対象とした液状化対策の効果について、有限要素法(FEM)による有効応力動的解析を実施し、過去に液状化によって不同沈下した建物の被害事例と比較検証している。
2009.08更新
岩塊の接触形態を考慮した3次元個別要素法による岩盤斜面崩落シミュレーション
  • 土木学会論文集C Vol.65,No.2,480-491,2009.6

概要

岩塊の軌跡を支配する主要なパラメータである反発係数に基づいて跳躍を適切に再現するために、岩塊と斜面の接触面積の変化を反発係数に反映させた接触機構の合理的な力学モデルを提案する。 そして落石現地模型実験や実際の現場斜面においてこれを適用して良好な再現結果を得ることができた。
2009.06更新
Coupled thermo-mechanical analysis for slope behavior during freezing and thawing
  • ISーKyoto,2009.05.

概要

This paper presents a new analytical procedure with a coupled thermo-mechanical FEM analysis to simulate the mechanical behavior soil slope during freezing and thawing.
2009.05更新
寒冷地斜面の凍結融解現象を対象とした連成解析方法の検討
  • 第12回岩の力学シンポジウム,2008.09.

概要

積雪寒冷地にある帯水斜面の安定解析手法を開発するために、縮小模型火山灰質土斜面の凍結融解実験を実施し、 寒冷地斜面の表層崩壊現象に及ぼす凍結融解作用の影響について検討するとともに、その数値シミュレーションを新たに開発した地盤の凍結融解現象を再現可能な 応力変形・熱伝導・浸透連成解析を用いて実施し、計算アルゴリズムに導入した支配方程式の妥当性や解析パラメーターの設定方法など解析方法の適用性について検証した。 その結果、凍結融解履歴を受けた帯水斜面は、土中水の凍結により凍結層と非凍結層の境界部に弱面が形成され、降雨時に表層崩壊を生じ易くなることを示した。 また、解析結果と実験結果の比較検討により、開発した連成解析手法の適用可能性を示した。
2008.09更新
有限差分法・大変位解析による地すべりシミュレーションの適用性

著者

中川光雄(地層科学研究所)・山田正雄(国土防災技術)
  • 日本地すべり学会誌,第44巻6号,pp.377-384,2008.03.

概要

地すべり現象は、すべり面を挟み移動層(地すべり土塊)と不動層の間での相対的なずれ運動が継続する現象である。 地すべり土塊の移動現象を数値解析により実際的に再現するには、すべり面でのずれ運動、 すなわち、相対変位が大変位となるまで継続する現象を安定してシミュレートできる手法を適用することが有効である。 本研究では、動的陽解法で定式化した有限差分法の地すべり移動解析への適用性について検討した。 そして、この手法を、地すべり崩壊に至った斜面及び再滑動型地すべりが発生している斜面に適用し、それぞれの斜面の特徴的な現象をほぼ再現することができた。
2008.03更新
3次元落石運動解析における軌跡の拡がりに関する検討

著者

西村強(鳥取大学)・福田毅(地層科学研究所)・橋本純成(鳥取大学)・木山英郎(鳥取大学)
  • 土木学会,第37回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集,pp.141-146,2008.01.

概要

落石に関係するリスクを評価する際には,数値モデルを用いることが多い. 解析結果の”もっともらしさ”は,数値モデルに用いられる入力変数(例えば,要素形状,速度比,斜面地形など)の不確実性や空間的な分布に影響を受ける. しかしながら,これらの因子が軌跡の拡がりに与える影響を系統的に解析した例は見当たらないようである. そこで,この研究では,著者らが開発した解析プログラムを用いて,地形や斜面表面などの幾何学的要因が与える影響について3次元解析を実施している. すなわち,平均勾配の異なる2つの面から成る模擬斜面地形を設定し,平均勾配の大きさと微視的地形変化に注目して解析している. 講演論文には,特に,水平方向への軌跡の拡がりと上記の2つの因子の関係をパラメトリックスタディとしてまとめている.
2008.01更新
逆解析を用いた情報化施工の高度化に関する一考察

著者

福田毅(地層科学研究所)、山田浩幸((株)鴻池組)、藤澤勉(東日本高速道路(株))、大村修一(鴻池・飛島特定建設工事共同企業体)、村上 章(岡山大学大学院)
  • 土木学会,第17回トンネル工学研究発表会,2007.11.

概要

情報化施工をより高度化するとの観点からは,幾つかの解決すべき課題がある. それは,段階掘削など三次元的な構造変化を伴うような場合に適用しにくいこと,時間とともに剛性が変化するクリープ変形が生じているような場合に適用できないこと, 岩盤の強度定数を推定することが難しいことなどである. このような問題点が解決すれば,例えば切羽前方の変位や地表面沈下など,多くの情報を用いた逆解析が可能となる. その結果,トンネル周辺の地山の状態を,より多くの情報を基に監視することができることとなり,情報化施工の高度化に寄与すると考える. そこで,筆者らは有限要素法にカルマンフィルターを適用した逆解析手法によって,これらの問題を解決することを試みた. 本報告では,研究開発の第1ステップとして,この逆解析手法の適用事例について述べた.
2007.11更新
岩塊の接触形態を考慮した3次元個別要素法による岩盤斜面崩落シミュレーション

著者

山田正雄(国土防災(株)技術本部)、中川光雄(地層科学研究所)、鵜飼恵三(群馬大学 工学部建設工学科)
  • 土木学会,第36回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集,2007.01.

概要

岩塊の軌跡を支配する主要なパラメータである反発係数に基づいて跳躍を適切に再現するために、岩塊と斜面の接触面積の変化を反発係数に反映させた接触機構の合理的な力学モデルを提案。 そして落石現地模型実験や実際の現場斜面においてこれを適用して良好な再現結果を得ることができた。
2007.01更新
大変形・動的陽解法に基づく斜面崩壊・地すべりシミュレーションの適用

著者

中川光雄(地層科学研究所)、山田正雄(国土防災(株)技術本部)
  • 土木学会,第36回岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集,2007.01.

概要

発生するすべり面の位置や抑止工の種類・数量・配置に基づいた変形や破壊現象を解析結果として直接表現することができれば、設計をより効果的にすることが可能であると考え、 本論文では、動的陽解法で定式化した有限差分法を地すべり斜面や深層崩壊斜面に適用し、逐次的に進展する崩壊挙動の再現性を示した。
2007.01更新
3次元個別要素法を用いた岩塊崩落挙動の予測

著者

山田正雄(国土防災(株)技術本部)、中川光雄(地層科学研究所)、中谷紀行(国土防災(株)長崎支店)
  • 土木学会,第61回年次学術講演会,2006.09.

概要

実務における岩盤崩落や落石シミュレーションの多くは2次元断面で実施されている。しかし、自然斜面の横断形状は平衡斜面のみならず、 集水斜面や散水斜面など横断方向に尾根型や谷型の勾配を有する斜面が多い。 そのため横断面が勾配を有する一般の自然斜面を対象とした岩塊の崩落挙動を精度よく予測してこれを防護工設計へ適用できる数値解析手法の確立が望まれる。 本研究では、斜面や崩落岩塊の形状・規模を忠実にモデル化できる3次元個別要素法解析を実際現場へ適用し、解析結果よりその有用性および課題を考察する。
2006.09更新
大変形解析を用いた斜面の崩壊予測

著者

中川光雄(地層科学研究所)、蒋 宇静(長崎大学 工学部社会開発工学科)
  • 土木学会,第35回岩盤力学に関するシンポジウム,2006.01.

概要

地すべりなどの斜面崩壊を評価するにあたり、ここ最近、変形に着目したいとの考えから有限要素法(FEM)の適用が議論されている。 しかし、静的に定式化された有限要素法では、すべり面を伴わない変形が主体の問題には有効であるが、明確な「すべり面を伴う破壊」の再現には困難がある。 本研究は、数値解析により斜面崩壊に対して直接的な評価を下すには正に斜面が崩壊した解析結果を得ることが必要であると考えて、 動的に定式化された大変形挙動の取り扱いが可能な数値解析法の適用性を検討した。 降伏後の崩壊挙動を表現できる本手法により、明らかな崩壊挙動や、刻々と崩壊していく過程での崩壊範囲の変動を再現することができた。
2006.01更新
Simulation of tunnel deformation by considering time dependency of rock strength
  • The11th International Conference of IACMAG TORINO2005(Italia),2005.06

概要

今後の社会資本の補修・対策工に対しては時間の尺度を入れた検討が必要であるとの観点から、本研究は、トンネル変状要因のうち塑性圧に着目し、 時間の経過に伴い地山強度が低下する時間依存性モデルを用いたトンネル変状解析を行い、 得られた結果に基づいて補強工を実施するための各種の判断を支援するシステムの開発を目指すものである。
2005.06更新
鋼管膨張型ロックボルトの力学的メカニズムに基づく作用効果と適用性について
  • 土木学会,第34回岩盤力学に関するシンポジウム,2005.01

概要

本研究では、鋼管膨張型ロックボルトの力学的メカニズムに基づいた作用効果と適用性を把握する目的で室内試験と数値解析を実施した。 まず、地山強度の相違が引抜耐力にどのように影響を与えるかを調べるために室内引抜試験を実施した。 次に、室内試験で得られた傾向を力学的なメカニズムの面から解明するために、数値解析により引抜試験の再現シミュレーションを実施した。 本引抜試験を対象とする解析では、高圧水による拡張の過程が表現できること、また、引抜耐力を明確に得るため耐力の限界後も載荷を続ける必要があり、 ボルト表面と地山との間の接触面に発生する大きな相対変位を表現することが求められる。 これらの点を考慮すると、解析手法としてはCundallらが開発した有限差分法(FLACコード)を適用することが最良と判断した。 最後に、試験および数値解析から得られた情報に基づいて、地山強度に対する鋼管膨張型ロックボルトの適用範囲を取りまとめた。
2005.01更新
Evaluation of mechanical properties of natural rock joints for discontinuous numerical analysis
  • ISRM International Symposium,3rd ARMS,2004.12

概要

本論文は、著者らが開発したデシタル制御型不連続面一面せん断試験機を用いて実施した試験結果に基づいて、自然不連続面の特性値を評価した一連のプロセスを示す。 この試験装置は、周辺岩盤からの拘束効果を考慮した岩盤不連続面の力学的特性を適切に求める際に周辺岩盤の垂直剛性の自動制御ができる垂直剛性一定でのせん断試験を行うことが可能である。 また、供試体は、現場から採取した不連続面を含むボーリングコアを利用するものであり、作成技術が必要である。 ここで開発した試験技術、特性値評価技術を適用すれば、不連続体解析における不連続面の物性値を合理的に決定できると考える。
2004.12更新
原位置トレーサ試験により得られる核種移行パラメータ値の不確実性について
  • 土木学会論文集 NO.778/Ⅲ-69,85-97,2004.12

概要

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価は、検討に用いるモデルと入力パラメータ値の不確実性が計算結果に与える影響を定量的に評価することが重要な課題となっている。 これをうけて著者らは、スウェーデンのAspo島の地下研究所Hard Rock Laboratory内の単一割れ目内で実施された原位置トレーサ試験の結果に対して、 最尤推定法を用いた逆解析プログラムを用いることにより、核種移行パラメータの不確実性を評価した。 その結果、パラメータの不確実性は原位置トレーサ試験の結果から得られる濃度破過曲線の観測値のばらつきに起因する不確実性よりも、 試験結果の評価に用いるモデルに起因した不確実性の方が大きいことを示し、今後の課題として、不確実性の低減を実現する原位置トレーサ試験手法の必要性、検討していく旨を述べている。
2004.12更新
岩盤強度の時間依存性を考慮したトンネル変状シミュレーション
  • 土と基礎,vol.52 No.6 Ser.No.557,2004,06

概要

今後の社会資本の補修・対策工に対しては時間の尺度を入れた検討が必要であるとの観点から、本研究は、トンネル変状要因のうち塑性圧に着目し、 時間の経過に伴い地山強度が低下する時間依存性モデルを用いたトンネル変状解析を行い、得られた結果に基づいて補強工を実施するための各種の判断を支援するシステムの開発を目指すものである。
2004.06更新
DEVELOPMENT OF A 3D FEM SIMULATOR FOR COALBED TWO-PHASE FLOW WITH SORPTION/DIFFUSION
  • The ISRM Sinorock2004 Symposium “Rock Characterization,Modeling and Engineering Design Methods”, Three Gorges Project site in China, 18-21 May 2004.
    International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences vol.41,No.3

概要

メタンガスが石炭から脱着し、原生微小間隙から自然亀裂まで拡散することを考慮した、三次元有限要素法による地下水とガスの二相流シミュレーターを開発しました。 気液二相流連立微分方程式、圧力陰解プラス飽和度陽解法、対流卓越によって誘発される数値振動を解消するための風上手法および準定常吸脱着モデルなどを記述し、 計算例も添付して合理的な結果が得られたことを示しています。

Reprinted from Journal title, Volume number , Author(s), Title of article, Pages No., Copyroght(Year),with permission from Elsevier.
the International Jornal of Rock Mechanics and Mining Science.
2004.05更新
原位置トレーサー試験の逆解析による同定パラメータ値の不確実性評価
  • 原子力バックエンド研究,日本原子力学会,Vol.10 No.1-2,2004.03

概要

高レベル放射性廃棄物地層処分の安全評価においては、使用する解析モデルやデータの不確実性が、結果に与える影響を定量的に把握することが重要である。 著者らは原位置トレーサー試験結果に対して、移流・幾何学的分散・マトリクス拡散それぞれのパラメータを最尤推定法を用いた逆解析により同定し、 その値のもつ不確実性を評価・検討している。 結果、観測値と計算値の誤差に起因する不確実性が、モデルの設定条件に起因するパラメータの不確実性に比して小さいこと、 また、モデルの良否を選択する基準として情報量基準が有用であることを示している。
2004.03更新