1 解析メッシュ

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(1)土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月). Ⅲ‑021. スカート・サクション基礎の引抜き抵抗に関する実海域実験（その 4：：ＦＥＭ解析ＦＥＭ解析） (株)大林組大林組. 正会員〇松田. (株)大林組大林組. 正会員. 隆伊藤政人粕谷悠紀悠紀. 増井直樹林秀郎山本彰. １．はじめに１．引抜き速度に応じて引抜き速度に応じてスカートスカート・サクション基礎の・サクション基礎の・サクション基礎の引抜抵抗が増加する引抜抵抗が増加する現象を砂地盤においても検証するため，実海域において実物大模型を用実海域において実物大模型を用いた実験を行ったいた実験を行った．ここでは．ここでは（その 2）で報告）で報告した引抜き実験結果引抜き実験結果に関し引抜き実験結果て，土／水連成 FEM によるシミュレーション解析を行った結果について報告する．２．．解析条件および解析ケースおよび解析ケース解析に用いたメッシュ図解析に用いたメッシュ図（スカート 1）を 1 Fig. 1 に示すに示す．解析は軸対称解析は軸対称モデルとし，モデル半径モデルとしモデル半径 R およびモデル下端はおよびモデル下端 12m とした．水理水理境界条件はは，モデル下モデル下端および左端および左端を非排水境界を非排水境界，スカートスカート外側の地表面外側の地表面上部およびモデル右端をおよびモデル右端を定水頭定水頭境界とした．地盤の構成モデルは地盤の構成モデルは，，地盤の非 Fig. 1 解析メッシュ. 線形性を考慮できるよう線形性できるよう Drucker-Prager Drucker Prager モデルを用いを用いた．地盤の入力定数地盤の. Table 1 入力定数. のうち，内部摩擦角のうち，内部摩擦角φは現地採取試料を再構成し現地採取試料を再構成して実施した三軸圧縮現地採取試料を再構成して実施した三軸圧縮試て実施した三軸圧縮験（CD）結果から，透水係数験（）結果から，透水係数 k は 20%粒径粒径 D20 を用いた Creager の推定方 0.333 法から定めた．法から定めた．剛性 E は N 値 1)から VS を介して推定を推定した G（V = ， 0 S=80N. 種別. 地盤. 記号. 単位. 値. E. kN/m2. 2.16～4.48×10 3. ν. -. φ. 0.3 °. 36.6°. 2 G0=ρV = ）を，G/G0~γ関係において関係においてせん断ひずみ関係においてせん断ひずみγを 1％（スカート（スカート S /g）を. γ'. kN/m3. 8.0. 近傍では大きな近傍では大きなせん断ひずみが発生ひずみが発生しているためしているため）として低減させ）として低減させた値）として低減させ. k. m/sec. 1.6×10 -4. E. kN/m2. 2.0×10 8. から求めた．試験から試験体および頂版下の水の要素は線形弾性材料としおよび頂版下の水の要素は線形弾性材料としおよび頂版下の水の要素は線形弾性材料とし，試験体にはには鋼材の剛性の剛性，水要素には水要素には十分に無視できる無視できる小さい剛性を設定した小さい剛性を設定した．小さい剛性を設定した Table 1 に入力定数一覧表を示すに入力定数一覧表を示す．初期応力は，初期応力は，γ'd（d:地表面からの深さ）で与え地表面からの深さ）で与え，地表面からの深さ）で与え，貫入による貫入による応力状態. 試験体 (頂版、スカート）水 (頂版下）. の変化（スカート周囲の応力増加やスカート内部の貫入時サクションにの変化（スカート周囲の応力増加やスカート内部の貫入時サクションによる応力低下など）はよる応力低下など）は考慮考慮していない．貫入時のサクションによる貫入時のサクションによるスカ貫入時のサクションによるート内部土の盛り上がりート内部土の盛り上がり量量は 0.5m としした．Table Table 2 に解析ケースを解析ケースを示す．解析パラメータは実験解析パラメータは実験同様同様，頂版の排水条件と引抜き頂版の排水条件と引抜き頂版の排水条件と引抜き速度である速度である．頂版からの排水を許容したからの排水を許容したケース（ケース（case1-0C 0C，2-0C）ではは，頂版要素を頂版要素を設置せずスカート内部スカート内部スカート内部土の上部をを定水頭境界ととした．３．．解析結果 Fig. 2 にスカート 1（D1.8m D1.8m×L3.6m）の解析結果（上段：）の解析結果（上段：）の解析結果（上段：引抜き引抜き荷重 P. ν. -. 0.4. k. m/sec. 1.0×10 -10. E. kN/m2. 1.0×10 -1. ν. -. 0.49. k. m/sec. 1.6×10 -4. Table 2 解析ケース解析ケース. スカート. case1-0C case1-1C スカート1 case1-2C (D1.8×L3.6) case1-3C case1-4C case2-0C case2-1C スカート2 case2-2C (D2.3×L2.0) case2-3C. 頂版排水条件. 引抜き速度ｖ (mm/sec). 排水. 0.35 0.3 2.5 9 25 0.25 0.45 2.5 7. 非排水. 排水非排水. －鉛直変位 z，下段：，下段：頂版下水要素の過剰間隙水圧頂版下水要素の過剰間隙水圧Δ 頂版下水要素の過剰間隙水圧Δu－鉛直変位鉛直変位ｚ）を実験結果とともに示実験結果とともに示実験結果とともに示し（解析：赤線，実験：し（解析：赤線，実験：青線），Fig. ， 3 にスカート 2（（D2.3m×L2.0m L2.0m）の解析結果を同様に示す．解析における荷重変位関係は，すべてのケ）の解析結果を同様に示す．解析における荷重変位関係は，すべてのケースにおいて実験結果とおおむねよい対応を示しており，ースにおいて実験結果とおおむねよい対応を示しており，解析においても解析においても引抜き速度が大きくなるにつれ引抜き抵引抜き速度が大きくなるにつれ引抜き抵抗が増加が増加する結果を得た．する結果を得た．Δu Δ と z の関係においては，大きい引抜き速度では解析結果の大きい引抜き速度では解析結果のΔu は実験結果よりもやや大きくなる傾向がある大きくなる傾向があるが，，引抜き速度の増加とともに発生する引抜き速度の増加とともに発生するΔ Δu の値が増加するという傾向はよく一致している． Fig. 4 に鉛直鉛直変位 z=56mm m（Fig.2 に矢印）時のに矢印） case case1-0C(v=0.3mm 0C(v=0.3mm/sec)と case1-3C(v=9mm case 9mm/sec)のΔ Δu 分布を示す．引抜き速度が小さい引抜き速度が小さいケースケース(case1-0C)では，では，サクションはほとんど発生していないが，速度が大きい速度が大きいケースケース(case1--3C) キーワードスカート・サクション基礎，引抜き速度，サクション，引抜き抵抗，FEM スカート・サクション基礎，引抜き速度，サクション，引抜き抵抗， FEM 解析連絡先〒108-8502 東京都港区港南 2-15-22 品川インターシティ B 棟（株）大林組（株）大林組 TEL 03-5769-1006 03. ‑41‑.

(2) 土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月). Ⅲ‑021. Fig. 2 スカート 1 の解析結果（上段：引抜き荷重，下段：頂版下サクション）. Fig. 3. スカート 2 の解析結果（上段：引抜き荷重，下段：頂版下サクション）. Fig. 4 ∆u 分布. では，では，スカート内にスカート内にサクションが大きく発生しているサクションが大きく発生しているサクションが大きく発生している．Fig. 5 に同じ変位時のｚ分布を示すに同じ変位時のｚ分布を示す．引きき抜き速度が小さいケース速度が小さいケース速度が小さいケース(case1-0C) 0C)では，変位が大きい部分は頂版およびスカート部分では，変位が大きい部分は頂版およびスカート部分に限定されているのに対し，に限定されているのに対し，速度が大きいケース速度が大きいケース(case1 (case1-3C)では，スカート内部全体に変位では，スカート内部全体に変位が大きい範囲が広がっている．このことは，引抜き速度が大きくなると，発生したサクションによりスカート内部土が頂版およびスカートと一緒に持ち上げられることを示しており，これが引抜き抵抗の増加をもたらすものと考えられる．り，これが引抜き抵抗の増加をもたらすものと考えられる．このことこのことは，砂地盤において砂地盤においても大きな引抜き大きな引抜き大きな引抜き速度下では粘土地盤速度下では粘土地盤と同様なメカニズムでと同様なメカニズムで Reverse bearing capacity を考慮できることを強く示唆するものであるできることを強く示唆するものである．．４．．まとめ引抜き速度をパラメータとしたスカート・サクション基礎の引抜き速度をパラメータとしたスカート・サクション基礎の速度をパラメータとしたスカート・サクション基礎の実海域実験についてシミュ実海域実験についてシミュレーション解析を行った．その結果，引抜き速度と引抜き荷重および発生サクションの関レーション解析を行った．その結果，引抜き速度と引抜き荷重および発生サクションの関係において，解析結果は実験結果とおおむね一致し係において，解析結果は実験結果とおおむね一致し，サクションによる引抜き抵抗の増加サクションによる引抜き抵抗の増加 Fig. 5 z 分布. のメカニズムについて明らかにしたのメカニズムについて明らかにした．について明らかにした. 【参考文献】1)伊藤ら：スカートサクション基礎の引抜き抵抗に関する実海域実験伊藤ら：スカートサクション基礎の引抜き抵抗に関する実海域実験（その 1：概要および貫入結果）：概要および貫入結果）：概要および貫入結果）土木学会第土木学会第 71 回年次学術講演会概要集（投稿中）. ‑42‑.

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