【企画講演／募集型企画】 YARO15 −コロナ禍での岩盤工学に関する研究−

[3K0109-13-03] （学生発表：修士課程） Extrinsic Cohesive Zone Modelを導入したハイブリッドFEM-DEMによる岩盤空洞掘削解析

○前田 悠太朗¹、緒方 奨¹、福田 大祐²、安原 英明³、乾 徹¹、岸田 潔⁴ (1. 大阪大学、2. 北海道大学、3. 愛媛大学、4. 京都大学)

司会：佐藤 晃（熊本大学）

キーワード：岩盤、数値計算、空洞掘削解析、ハイブリッドFEM-DEM解析手法（FDEM）、Extrinsic cohesive zone model

Combined Finite-Discrete Element Method（FDEM）は有限要素法（FEM）と個別要素法（DEM）を組み合わせたハイブリッド解析手法であり，近年では岩石材料の破壊解析への適用が注目されている．FDEMでは，有限要素間にCohesive要素を挿入するCohesive Zone Model（CZM）により，岩石材料の連続体から不連続体への遷移過程（亀裂の発生・進展過程）をモデル化する．現在主流のFDEMでは，解析開始前に全有限要素の境界部にCohesive要素を挿入するIntrinsic Cohesive Zone Model（ICZM）が適用されている．ICZMでは，Cohesive要素に疑似的な弾性挙動を導入する必要があり，これによるインタクト時の岩石内応力分布に対する計算精度の劣化が懸念されている．一方，Extrinsic Cohesive Zone Model（ECZM）では，解析開始前にはCohesive要素を挿入せずに，破壊判定を満たした要素境界部のみに随時Cohesive要素を挿入する．ECZMでは，ICZMの様な疑似的な弾性挙動の導入は不要であり，ICZMと比較してインタクト時の応力分布をより高精度に計算可能である．しかしながら，ECZMを導入した岩石材料の破壊解析に関する検討事例はICZMに比べ大幅に少ないのが現状であり，更なる開発検討が必要とされている．
そこで本研究では，ECZMを導入したFDEMシミュレータを開発し，そのシミュレータを用いて岩盤空洞掘削時の亀裂発生・進展解析を行う．