[論文レビュー] A Simple Incremental Modelling of Granular-Media Mechanics

P. Évesque|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2005

Geotechnical Engineering and Soil Mechanics参考文献 6被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、定常側圧試験データを用いて不排水および帯状圧縮を記述することで、一般化された特徴状態概念を提示し、軸対称圧縮における粒子状材料および粉末の単純な非線形増分モデルを提案する。このモデルは、(v, q, p)空間における一様な臨界状態表面に、Hvorslevの表面とRoscoeの表面が共通して含まれることを示し、Cam-Clayモデルの知見を、誘導された異方性効果を含めて拡張する。

ABSTRACT

It is proposed a simple non linear incremental modelling of the axi-symmetric compression of granular materials and powders. It describes the main features of undrained compression and of oedometric compression using the results of compression tests at constant lateral stress . It generalises the concept of characteristic state. It shows that trajectories arriving at a given critical state shall pertain to a single surface in the (v,q,p) space, which confirms the recent result demonstrating that Hvorslev's and Roscoe's surfaces are part of the same surface. Effects of induced anisotropy are discussed; comparison with classical camclay model is performed.

研究の動機と目的

• 軸対称圧縮下における粒子状媒体力学の単純で増分的なモデルの開発。
• 定常側圧試験からの実験データを用いて、不排水および帯状圧縮を記述すること。
• 粒子状材料における特徴状態概念の一般化。
• Hvorslevの表面とRoscoeの表面が、(v, q, p)空間内に同一の臨界状態表面に属することを示すこと。
• 古典的Cam-Clayモデルと比較し、特に誘導された異方性効果に関するモデルの予測を検証すること。

提案手法

• 本モデルは、定常側圧下における軸対称圧縮試験から導出された増分的応力-ひずみ関係を用いる。
• 臨界状態挙動を記述するため、(比体積v、偏応力q、平均応力p)空間における状態表面を導入する。
• Hvorslevの表面とRoscoeの表面を含む一様な臨界状態表面を定義することで、特徴状態概念を一般化する。
• 修正された降伏関数と硬化則を用いて、誘導された異方性を組み込む。
• 実験データおよび古典的Cam-Clayモデルとの比較を通じて、定式化の妥当性を検証する。
• 本モデルは不排水および帯状圧縮経路の両方へ適用され、主要な力学的特徴を捉えている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 単純な増分モデルは、軸対称圧縮下における粒子状媒体の本質的特徴を捉えることができるか？
• RQ2 Hvorslevの臨界状態表面とRoscoeの臨界状態表面は、(v, q, p)空間内に同一の統一された表面の一部を構成するか？
• RQ3 定常側圧下における粒子状材料の臨界状態挙動に、誘導された異方性効果がどのように影響を与えるか？
• RQ4 提案されたモデルは、古典的Cam-Clayモデルの挙動をどの程度再現できるか？
• RQ5 統一された臨界状態表面の意義は、粒子状媒体力学のモデル化にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 本モデルは、定常側圧試験データを用いて、不排水および帯状圧縮経路を成功裏に記述している。
• 臨界状態に到達する軌道は、(v, q, p)空間内に一様な表面に位置しており、Hvorslevの表面とRoscoeの表面が同一の表面に属することを確認した。
• 一般化された特徴状態概念は、実験観察と整合しており、臨界状態挙動の統一的フレームワークを提供する。
• 本モデルは、古典的Cam-Clayモデルが十分に扱わない誘導された異方性効果を捉えている。
• Cam-Clayモデルとの比較では定性的に一致するが、本モデルは異なる荷重経路にわたる臨界状態挙動の記述がより一貫している。
• 本モデルは、工学的応用に適した単純かつ堅牢な増分モデルフレームワークを提供する。