報告書番号

N11023

タイトル（和文）

不連続面を有する人工岩石材料の破壊進展試験とそれに基づく数値解析手法の適用性評価

タイトル（英文）

Rupture propagation test of artificial rocks with discontinuities and evaluation of numerical method

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

近年、地震時の重要構造物の基礎地盤や周辺斜面の評価等において岩盤の破壊を適切に考慮する解析手法の開発が求められるようになってきた。本研究では、岩盤の破壊の数値解析手法の検証・高度化に資するために、人工岩を用いた平面ひずみ圧縮試験を実施した。初期不連続面の配置パターンや拘束圧の条件を変えて、破壊形態や強度・変形特性への影響を調べた。破壊挙動の詳細な分析のために供試体表面写真を用いた画像解析を実施した。この試験に対して岩石材料の不均質性を考慮した有限要素解析を適用した。解析では、種々の不連続面配置や拘束圧による破壊面の形成、ピーク強度の変化を再現することができた。しかし、破壊後の応力降下や破壊時の変形については再現性は十分でなく、改良の必要がある。本解析手法を今後、実問題での岩盤破壊の予測に適用することを考えている。また、他の解析手法についても同様のベンチマークを行い、適用性の検証・高度化を行う予定である。

概要 （英文）

Numerical methods that can accurately predict the failure behavior of a rock mass are required to evaluate the stability of a rock slope and of the foundation site of important structures during major earthquakes. Therefore, in this study, plane strain compression tests were conducted on artificial rock masses with several discontinuities to obtain data that enable verification and improvement of existing numerical methods. It was observed that the applied confining pressure and the arrangement of the discontinuities in the rock masses greatly influenced the strength and deformation characteristics of the test pieces. In addition, the failure behavior of the rock masses was investigated in detail by image analysis.
Numerical simulations on the samples of above-mentioned tests were conducted by a finite element method that considers heterogeneity of rock material. The simulations were able to reproduce crack coalescence modes and peak strength in the various conditions of confining pressure and initial discontinuity distribution. But it is necessary for the numerical method to be modified in order to reproduce the softening behavior and deformation around failure.
We will also apply other numerical methods that can model the failure behavior of a rock mass to the plane strain compression tests shown in this report.

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