地すべり解析における有限要素法の利用

地すべり解析における有限要素法の利用 群馬大学建設工学科教授　鵜飼恵三

最終目的 斜面安定解析法の土台（プラットフォ－ム）を極限平衡法から弾塑性ＦＥＭに変更する

Ⅰ　基礎的な話

１．弾塑性とは何か？

弾性と塑性の意味

三軸圧縮試験のシミュレーション

計算例

２．ＦＥＭ（有限要素法）とは何か？

３．従来の斜面安定解析法

４．ＦＥＭによる斜面安定解析法 ２種類の方法がある ①変形・破壊解析：実態に則した解析 ②全体安全率の計算：設計のための計算、　　　　　　　　　せん断強度低減有限要素法

５．せん断強度低減有限要素法

Ⅱ　対策工の効果を安全率の増加で評価する

概要１．はじめに２．降雨時の斜面安定解析と水平排水孔の　　効果３．杭による斜面崩壊の抑止効果の解析４．アンカーによる斜面の補強効果の解析５．降雨時の浅層崩壊を防ぐための排水パイ　プの効果と設計法　　土は弾完全塑性体と仮定　　３次元解析

１．はじめに　従来の斜面安定解析法は極限平衡法に　もとづいており、　・３次元性　：地形、地質、水圧分布　・土の変形特性　・土と対策工の相互作用　を十分には評価できない。極限平衡法：すべり面（不連続面）の扱いは得意１．はじめに　従来の斜面安定解析法は極限平衡法に　もとづいており、　・３次元性　：地形、地質、水圧分布　・土の変形特性　・土と対策工の相互作用　を十分には評価できない。極限平衡法：すべり面（不連続面）の扱いは得意

解析法 ３次元FEM ●　３次元飽和・不飽和浸透流解析　　　　　（水の流れを考える場合） ●　３次元せん断強度低減弾塑性FEM 　　　　安全率により斜面の安定性と　　　　対策工の効果を評価する

２．降雨時の斜面安定解析と　　　水平排水孔の効果２．降雨時の斜面安定解析と　　　水平排水孔の効果 • 降雨時の斜面崩壊メカニズムを • 　　２次元FEMで解析する • 水平排水孔の効果を３次元FEMで評価する

Fig. 2.1斜面の解析モデルとFEメッシュ

土中の水の流れのモデル化 基本方程式：質量保存式とダルシー則

不飽和土の水理特性 (van Genuchten model, 1980)

GCL ■│Φ│ □ Kr Table 2.1土の水理特性 GCL: 粘土質ローム USS: シルト質砂 BLS: ローム質砂

Fig. 2.3水圧ヘッドの時間変化 時間降雨量10mm/h

Fig. 2.4水圧ヘッドのコンター　(m) GCL 斜面 .

GCL 斜面 Fig. 2.7安全率の時間的変化 Se=0.507 Se=0.617 Se=0.727 時間降雨量10mm/h

実線：数値解析 点線：関東地域　　　　破線：全国 ☓ ‣ ☒ Fig. 2.10数値解析結果と観測結果の比較　　　　（観測結果は風間ら（1985）から引用）

解析領域(水平排水孔が設置されたケース）

Fig. 2.11水平排水孔を持つモデル斜面と有限要素メッシュ

Fig. 2.16２つの断面での水圧ヘッドの コンター（m) Point B Point C

Fig. 2.18安全率の増分と水平排水孔の長さ との関係 .

地すべり解析における 有限要素法の利用