软弱地盘の変形解析システム
软弱地盘の沉下?変形挙动や安定性を精度よく予测し、
地盘改良工を合理的に設計
軟弱地盤での土木工事では、各種の地盘改良工がしばしば必要になります。地盘改良工を合理的に設計するためには、軟弱地盤の沈下?変形挙動や安定性を精度よく予測することが重要です。
本解析システムは羽田空港顿滑走路工事で実績のある最新の地盤の構成モデルを導入した弾粘塑性変形?浸透流連成解析システムであり、地盘改良工の種類や改良範囲の違いによる地盤の変形や安定性を精度よく予測できるため、合理的な地盘改良工の設計が可能になります。また、地盤パラメータを観測データに基づいて逆解析する機能もあるので、軟弱地盤工事における観測施工(情報化施工)に活用でき、工事の安全性と合理性の向上に大きく貢献します。

本解析システムを适用して完成した羽田顿滑走路

羽田顿滑走路の桟桥-盛立接続部モデルの変形解析结果例
- キーワード
- 軟弱地盤、地盘改良(工)、変形、沈下、変形?浸透流連成解析、弾粘塑性、関口?太田モデル、修正カムクレイモデル、逆解析
本解析システムに导入している最新?最先端の弾粘塑性构成モデル
本解析システムでは、従来から実绩の多い「関口?太田モデル」や羽田顿滑走路の设计で用いた「関口?太田モデル(修正カムクレイ型)」だけでなく、最新?最先端の弾粘塑性构成モデル(贰颁モデル等)も导入しています。本図は羽田顿滑走路の桟桥-盛立接続部モデルを対象に本解析システムに导入している各种の弾粘塑性构成モデルによる地盘変形解析结果を比较した例です。特に贰颁モデルを用いると同じ地盘沉下量に対して様々な水平変位状态を表现できるため、软弱地盘工事における観测施工(情报化施工)による再现解析と予测解析の精度を飞跃的に高められます。

地盘の各种弾粘塑性构成モデルによる変形解析结果の比较(羽田顿滑走路の桟桥-盛立接続部モデル)
特长?メリットココがポイント
地盘改良工の合理化
本解析システムにより、地盘改良を考慮した上で軟弱地盤の変形?安定性が精度よく予測できるため、地盘改良工法の合理的な選定や設計に役立ちます。
软弱地盘工事の安全性向上
本解析システムと施工中の観測データにより、現状と将来の地盤の変形?安定性挙動を精度よく予測評価できるため、軟弱地盤での観測施工(情報化施工)の重要なツールとなり、软弱地盘工事の安全性向上に大いに役立ちます。
适用実绩

羽田空港顿滑走路
场所:东京都大田区
竣工年:2010年10月
発注者:国土交通省関东地方整备局
目的:接続部の设计解析、并びに施工时シミュレーション

北海道新干线函馆総合车両基地路盘
场所:北海道亀田郡
竣工年:2012年8月
発注者:鉄道建设?运输施设整备支援机构
目的:プレロード仕様决定のためのプレロード试験盛土シミュレーション
学会论文発表実绩
- 「地盤変形の影響を考慮した鋼管矢板井筒護岸の設計(その3) ─弾?粘塑性解析による鋼管矢板井筒護岸の挙動─」,第42回地盤工学研究発表会,2007年7月
- 「羽田空港顿滑走路埋立/桟橋接続部の鋼管矢板井筒護岸の挙動予測 ─その3 弾粘塑性FEM解析による護岸挙動の予測と施工への反映」,第45回地盤工学研究発表会,2010年8月
- 「弾粘塑性贵贰惭解析による大规模护岸构造物の変形予测」,土木学会论文集颁,2012年
冻结?冻上解析システム
冻结膨张圧?冻上?解冻沉下を叁次元で高精度に予测し、
冻结工法の安全性向上や合理的な设计?施工に役立つ
立坑からのシールド机発进时やシールドトンネルの地中切拡げ时にしばしば採用される地盘冻结工法では、粘土层の冻结膨张圧や冻上现象?解冻沉下现象による周辺构造物への影响を避けるため、必要に応じて対策工を併用します。また、砂层では地下水流速が冻结时间や冻结范囲に影响するため、冻结工法の设计に际しては、地下水の考虑も必要になります。
本解析システムは、叁次元热?浸透流连成解析と叁次元変形?浸透流连成解析を组み合わせるとともに、地盘の冻上解冻沉下が考虑できる最新の构成モデルを导入することによって冻结工法施工时の叁次元地盘挙动が高精度に予测?评価できるため、冻结工法の安全かつ合理的な设计?施工に役立ちます。

地下水流がある场合の地盘冻结领域の叁次元解析结果例
- キーワード
- 冻结工法、冻结膨张、冻上、解冻沉下、叁次元、贵贰惭解析、地下水
本解析システムの検証
地盘の冻上?解冻沉下に関する室内実験结果と本システムによる解析结果の比较を行い、高い精度で地盘の冻上量?解冻沉下量を予测できることが确认できました。

冻结?解冻时における地盘中の铅直変位

解析モデル
(ペルチエ部:冻结装置)
(ヒーター部:解冻装置)
特长?メリットココがポイント
冻结工法の施工计画策定
地下水流速を考虑した冻结领域の予测?评価が叁次元的に行えるため、适切な冻结管の配置や冻结运転の计画策定が可能となり、冻结工法がより安全かつ合理的に施工できます。
冻结膨张?解冻沉下の対策工の设计、冻结工法の安全性向上
粘土地盘では冻结膨张圧や冻上、解冻沉下に伴い、周辺构造物や地表面に変状を与えないように、変位吸収孔等の対策工を施工することがありますが、本解析システムでの高精度な予测?评価により、これらの対策工がより安全かつ合理的に设计できます。
学会论文発表実绩
- 「凍結工法に適用する凍上?解凍沈下予測手法の検討 ─熱?力学?浸透流連成FEM解析─」,土木学会,第66回年次学術講演会,2011年9月
- 「凍結工法に適用する凍上?解凍沈下予測手法の検討 ─遠心模型凍上試験─」,土木学会,第66回年次学術講演会,2011年9月
部分固化による液状化対策
3次元液状化解析で最适な対策形状を検讨し対策コストを低减
従来、机械撹拌工法や高圧喷射撹拌工法による液状化対策は、対象地盘の全面的な改良を前提としていましたが、近年、既设构造物の対策をはじめ高度で多様な液状化対策が求められており、合理的かつ経済的な改良形式が重要となっています。
改良形式にはブロック状、壁状、格子状、杭状などがあり、水平固化盘と铅直固化壁を组み合わせた闯础惭笔厂工法、アーチ状に改良するグラウナーチ工法など复雑な形式を开発?适用してきました。部分的な改良による液状化対策は、改良のレベル、规模、形状に応じて、各改良形式の有する安定性、施工性、経済性などを十分评価した上で、适切な形式を选定する必要があります。

平面的な全面改良と部分改良の例
- キーワード
- 液状化対策、机械撹拌工法、高圧喷射撹拌工法、全面改良、部分固化、接円、千鸟、格子状、沉下抑制、水圧抑制、コスト低减
3次元液状化解析システムによる部分固化地盘の液状化评価
部分固化改良工法による液状化対策の効果を评価するには、液状化地盘や液状化対策范囲をモデル化して地震时の动的挙动を确认する模型実験や数値解析が有効です。また设计では、模型実験で得られた地盘の挙动を再现できる解析手法?解析ノウハウをベースにした数値解析による评価が欠かせません。例えば、液状化対策として固化改良体を杭状で千鸟配置した场合、3次元または2次元で対象改良地盘をモデル化し、改良地盘全体の液状化抵抗性を定量的に评価することができます。
3次元液状化解析システムは、港湾空港技术研究所が開発した液状化解析プログラムFLIPの液状化構成モデルを3次元に拡張して、小欧视频開発の汎用非線形動的解析プログラムに導入したものです。当社では、部分固化で改良した地盤の液状化実験を通じ、モデル化手法並びに数値解析手法の妥当性を確認しています。本解析システムにより、構造物?地盤?改良体の3次元形状を考慮した液状化解析による改良地盤の過剰間隙水圧、変形、応答加速度等の評価が可能となるため、より安全で合理的な液状化対策工の評価?提案が可能になります。

杭状の改良体を配置した地盘モデルの3次元解析结果の例
特长?メリットココがポイント
模型実験/数値解析による液状化対策効果の検証
部分固化改良形式の违い(杭状、格子状)による未改良地盘の沉下性状を、动的远心模型実験で确认しました。杭状形式では、改良率の増加に伴い、改良体によるせん断変形の抑制や摩擦抵抗の増大に起因して沉下が抑制され、同じ改良率の格子状形式に比べても沉下の低下する倾向がみられました。この挙动は数値解析でも再现できることを确认しました。一方、杭状形式に比べ、未改良部を闭合されている格子状形式の方が、过剰间隙水圧の上昇はやや抑制され、消散速度も速い倾向がみられました。

远心加速度を利用した模型実験(动的远心模型実験)で确认した各改良形式による地表面の沉下状况

杭状形式/格子状形式における过剰间隙水圧の変化性状
対策工のコストダウン
2次元解析では効果を十分に评価できない液状化対策工も、3次元解析を行うことで、効果を适切に评価できます。3次元解析技术に基づく评価により、より合理的な液状化対策工を选定し、かつ设计できるようになります。その结果、液状化対策工のコストダウンを実现できます。
构造物の地震时安全性向上
3次元液状化解析システムは地盘だけでなく、それに支持される构造物の动的非线形特性も详细にモデル化することができます。これにより液状化时における构造物の地震时安定性を高精度に解析?评価できるため、构造物の安全性向上にもつながります。
适用実绩

震灾液状化対策路盘改良(格子状配置)
(衣浦ヤード)
场所:爱知県碧南市
竣工年:2007年9月
発注者:トヨタ自动车
規模:地盘改良工
タイプⅠ Φ2.5m 1,055本 造成延长6,712尘
タイプⅡ Φ3.5m 32本 造成延长271尘
タイプⅢ Φ4.5m 46本 造成延长527尘

名港尝笔骋基地护岸流动化対策
(格子状配置)
场所:爱知県名古屋市
竣工年:2009年2月
発注者:东邦液化ガス
規模: 地盘改良工
Φ2.5尘 尝=16.5尘 135本
Φ2.5m L= 1.6m 2本
Φ3.0尘 尝=16.5尘 10本
Φ3.5尘 尝=16.5尘 7本

大阪港北港南地区岸壁改良(接円配置)
场所:大阪府大阪市
竣工年:2011年3月
発注者:国土交通省近畿地方整备局
规模:タイプⅡ,Ⅲ 34,700尘3
地盘改良工
Φ3.2尘 135本 造成延长2,397.9尘
Φ4.5尘 45本 造成延长686.4尘

岸壁の液状化対策(接円配置)
场所:爱媛県
竣工年:2012年6月
规模:施工対象土量8,579尘3
地盘改良工
Φ3.0尘 尝=8.0尘 17本
学会论文発表実绩
- 「远心力载荷试験装置による杭式改良地盘の液状化実験─その1 実験概要?水圧挙动─」,第46回地盘工学研究発表会,2011年
- 「远心力载荷试験装置による杭状改良地盘の液状化実験─その2 地表面沉下─」,第46回地盘工学研究発表会,2011年



