第4 章 模型実験規模の重力場における DEM 解析
4.1 解析物性値の検討
底面摩擦場から重力場に解析条件を変更するにあたって，解析時間や単位体積重量の解 析物性値を変更しなければならない．そこで本節では，簡易モデルを用いて模型実験規模 での重力場における解析物性値を検討した．
4.1.1 単位体積重量の検討
図 4.1 のように，単位体積重量を検討するにために簡易モデルを作成した．線要素の上 に円要素を配置する．そこに底面摩擦場では疑似重力となる底面摩擦力，重力場では重力 を作用させ，線要素に作用する反力を測定する．図 4.1 における反力①と反力②が同じと なるような重力場における単位体積重量を検討した．解析に用いた物性値は，表 4.1 に示 す．
図 4.1 単位体積重量の検討における簡易モデル
表 4.1 単位体積重量の検討おける円要素の解析物性値
記号 単位 底面摩擦場 重力場 仮想縦弾性係数 kn N/mm2 200 200
反発係数 e 0 0
仮想せん断弾性係数比 s 0.25 0.25 要素間粘着力 cD N/mm2 0 0 要素間摩擦角 φD
o 50 50
要素間引張強度 σtD N/mm2 0 0 単位体積重量 γ N/mm3 7.70×10-3 任意
要素径 mm φ=5.0
反力① 底面摩擦場
単位体積重量 7.70×10-3 N/mm3
反力② 重力場
単位体積重量 ? N/mm3
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要素の単位体積重量をパラメータとし，簡易モデルより得られた結果について図 4.2に 示す．
図 4.2 要素の単位体積重量と作用抗力の関係
得られた結果に対して描いた線形近似式は，
y = 19.635x
底面摩擦場の解析で得られた底面に作用する抗力は，0.445403（N） だった．これを上式 に代入すると，重力場における要素の単位体積重量は，0.0226842（N/mm3）となる．結果 を表 4.2にまとめる．
表 4.2 底面摩擦場と重力場におけるそれぞれの単位体積重量
要素の単位体積重量（N/mm3） 底面に作用する抗力（N）
底面摩擦場 7.70×10-3 0.44540
重力場 2.26842×10-2 0.44540
53 4.1.2 解析時間の検討
底面摩擦場におけるDEM解析の最終的 なスライド量と等しくなるような重力場 での解析時間を検討した．図 4.3のように，
解析時間を検討するにために簡易モデル を作成した．まず，斜面を作成し，円要素 を転がすことによって解析時間を検討す る．簡易モデルは，底面摩擦場のDEM解 析で地山の内部摩擦角 30°を再現してい るため，円要素の集合体のときと同様な挙
動が再現できるように簡易モデルの斜面角度も30°とした．底面摩擦場の最終スライド量の 変位量と重力場の最終時の変位量を比較する．解析に用いた物性値は，表 4.3に示す．
表 4.3 単解析時間の検討おける円要素の解析物性値
記号 単位 底面摩擦場 重力場 仮想縦弾性係数 kn N/mm2 200 200
反発係数 e 0 0
仮想せん断弾性係数比 s 0.25 0.25 要素間粘着力 cD N/mm2 0 0 要素間摩擦角 φD
o 50 50
要素間引張強度 σtD N/mm2 0 0 単位体積重量 γ N/mm3 7.70×10-3 2.26842×10-2
要素径 mm φ=5.0
地山 重量混合比 φ1：φ2 = 3:2 ステップ毎の時間増分 sec 1.00×10-5 任意
計算ステップ数 300000
φ
図 4.3 解析時間の検討における簡易モデル φ＝30°
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ステップ毎の時間増分を任意で解析入力値にし，簡易モデルより得られた結果について 底面摩擦場と重力場の DEM 解析で比較をした．底面摩擦場での解析では，要素の変位は 6.76028（mm）だった．その結果を踏まえて，パラメトリックスタディで重力場におけるス テップ毎の時間増分を求めた．これより求めた重力場におけるステップ毎の時間増分は，
2.14445×10-7（sec）となった．このときの底面摩擦場と重力場における要素の変位推移の結 果について図 4.4に示す．また，結果を表 4.4にまとめる．
図 4.4 底面摩擦場と重力場における変位の推移
表 4.4 底面摩擦場と重力場におけるそれぞれの単位体積重量 ステップ毎の時間増分（sec） 変位（mm）
底面摩擦場 1.00×10-5 6.76028
重力場 2.14445×10-7 6.76030
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6
変位（mm）
解析 表示ステップ
DEM解析
（底面摩擦場）
DEM解析
（重力場）
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