Vol.16 応力浸透連成解析
GTS Tips 2023.07.311.はじめに 土留掘削などの基礎工事を行う際に地下水位低下・被圧水の減圧を目的とした工法としてディープウェル工法やウェルポイント工法などがあります.自然水の水位低下・被圧水の減圧および水位低下による土木工事の簡素化によって、最終的には全体工期の短縮による経済的効果が得られる一方、周辺地盤の水位が低下することによる地盤沈下に注意する必要があります. 本検討では3次元浸透流解析によりディープウェル工法による水位低下状況を計算し、その水位低下による周辺地盤の沈下量を応力-浸透連成解析により予測可能であるかの検証を目的とします.図-1にディープウェル工法の概要について示します.
2.解析条件 2-1 解析モデル 解析モデルは図-2.1に示すように深井戸φ600mmを中心にした1/4モデルとしました.
3.解析結果 3-1 浸透流解析結果 浸透流解析の結果を図-3.1に示します.(図は深井戸水位-10.0m時) 深井戸位置の水位が急激に低下して、それにより周辺の水位も低下していることがわかります.
図-3.2.3に着目点の水位低下量と沈下量の経時変化グラフを示します. 水位低下量と沈下量の比較によって、水位の低下に伴い沈下が発生していることがわかります. 水位が-1.5mから-2.0mに急激に低下しているように見えますが、その位置に粘性土層があり透水係数が低いことが影響していると考えられます.
4.まとめ 今回GTSNX(MIDASIT)で3次元浸透流解析及び応力-浸透連成解析を行い、ディープウェル工法による水位 低下と周辺地盤への影響について検討を行いました.これにより深井戸の水位低下による周辺地盤の水位低下や水位低下に伴う沈下について、解析によるシミュレーションが可能なのではないかと考えられる結果が得られました. 本検討は深井戸1箇所(1/4モデル)による簡易なモデルで行いましたが、実際の検討行う場合は図-4に示すように深井戸を複数設置してより広域なモデルを作成する必要があります.広域でモデル化する場合は節点数と要素数が膨大になると想定されるため、モデルの簡略化方法(深井戸のモデル化方法等)などについても検証していく必要があるのではないかと考えられます.