抄録
節理の任意に発達した節理系岩盤の力学的特性を明らかにするため, 本研究ではまず応力伝達機構の立場から光弾性実験による検証を含めて, こうした不連続体の数値解析手法の可能性について論じた。
本研究ではこうした完全に離散化された不連続体に対して, 川井によって提案された剛体バネモデルを用いた離散化有限要素解析をおこなった。この剛体バネモデルは離散化された要素自身については剛とし, 要素の境界に分布する法線方向, 及び接線方向の2方向のバネでそれらが結合されているという仮定のもとに解析をおこなうものである。このため材料特性が法線方向, 及び接線方向の応力のみに関係するモール・クーロンの降伏基準に従う場合には特に有効であり, 本解析においても節理面における降伏基準はモール・クーロンの直線式に従うものとし, 初期応力法に基づいた弾塑性解析をおこなった。そして計算結果は光弾性結果とかなり良く一致し, 任意深さの節理系地盤の応力分布性状についての解析が可能であることが明らかとなった。
特に本研究では節理系岩盤の最も本質的な力学特性である, 要素境界面でのすべり及び引張破壊現象を正確に表わしうるよう, 要素の分離及び再接触を考慮に入れた弾塑性解析がなされた。そしてこうしたすべり及び引張破壊領域が節理系岩盤の応力伝達機構を明らかにするのに有効であると思われる。これら節理系岩盤の応力分布は節理形状及び拘束圧の大きさにより大きく変化し, 均質連続体の応力状態とは相当異った性状を示す。これらのことから節理系岩盤の力学的特性を明らかにするには節理系モデルの選択が極めて重要であるといえよう。
