現場主義

今日は往復12時間の現場から帰って来ました。

数kmのモデルを作成しているときは数m～数百mオーダーのメッシュになりがちですが、コアを見たり、汚染の位置を見るときはcmオーダーを気にしている時があります。後者を気にしている人にモデルの話をしても、雑なモデルと受け止められてしまいます。

自分でコアを見て、断面を書いていても、モデルを作ることに集中してしまうとついつい、「ま、こんなもんでしょう」なんて雑なモデルになってしまいます。やはりモデル化するときも、現場で考えるべきですね。

G-TRANのエラー

地層研からG-TRANのメモリーエラーなどに対する返事がきました。

20万節点程度のモデルでセグメント表示を行うと、メモリーエラーが出ます。また、大きく拡大表示すると、必ずフリーズします。このような問題に対する回答ですが、要約すると、①エラーが出た場合には作業継続できないので、エラーが出るか出ないか、大凡のみきわめを付けてこまめに保存しながら使ってください。②エラーが出て使えなくなった場合には、他のPCを使ってください。

うーん。
早くFEMAPを使えるようになって、G-TRAN卒業したいですね。

FEMAP

FEMAP触りましたけど、なんだか難しいね。

いえ、機能はそろってるんですけど、SoilPlusのほうが簡単なんだよね。
移流分散にSoilPlusが対応していないので、Dtransuへの変換ソフトのあるFEMAPで最後はモデルを組むしかない。がんばるのみ・・・かな？

3次元になると、人間の頭って一気についていかなくなる。モデル作成の流れとしてはMVS＞Civil3D+GEORAMA＞SoilPlus＞FEMAPかな？

まだまだ先は長い。

変形係数の設定

たいていの場合、設計法が進んで、それを求めるための調査法が開発される。こういった解析がしたいんだけど、定数が求められないから、どうしようか・・・といったことが多いんです。

変形係数の場合は逆ですね。レアなケースです。
調査段階で、たとえば孔内水平載荷試験を実施すると、ひずみレベルに応じたせん断剛性のトレンドが得られます。これを複数の深度で実施しておくと、ひずみレベル-拘束圧-せん断剛性の3軸上に曲面を描くことができます。これを調査段階で設定しておけば、解析時には繰り返し計算によって妥当なせん断剛性、あるいはポアソン比と変形係数のセットが求められます。しかし、このような解析ができるソフトはありません。調査段階で、想定されるひずみレベルと拘束圧を考慮し、適切な変形係数とポアソン比を設定しておくのが主流となっています。解析ができないので、曲面から１点を選んでいるという言い方が良いかもしれません。

昔、地盤工学会基準の孔内水平載荷試験（土砂）における変形係数の算出式の導出が理解できず、いろいろな文献を孫引きしたことがあります。上司やネットの掲示板で聞いても、その式は理解したことがあるとか、孫引きをしなさいとか、具体的な回答は得られませんでした。結局、基準式は間違いであり、海外の基準の理論式とは異なることがわかりました。導出できないわけです。現在でも土砂ではその式が使われていますが、岩盤基準では2004年に理論式が採用されました。

岩盤基準では上記のひずみレベルに応じたせん断剛性の設定が可能になるよう、調査法が工夫されています。すばらしい基準だと思います。いずれは土砂も変更されることでしょう。

地球化学計算の将来

今日、応用地質の51巻3号が届いた。

論文として、ボーリングコアを水と反応させ、pHを測定しているものがあった。粉末状にした岩石をclosed な環境で反応させ、その緩衝能力を評価していた。学生実験であろうか、内容的には一昔前の基礎実験レベルであり、海外の参考書にもよく掲載されているような内容だった。このような内容が論文として雑誌に掲載されてしまうところに、日本の「応用地質」の現状が見えてしまう。

海外では、このような実験を通し、PHREEQ や Geochemist's Workbench などのすばらしい地球化学コードが発表され、計算による検証と予測が行われている。もちろん、日本でも大手ゼネコンさんはそれらのコードを改良し、地層処分や地下貯留分野で利用されている。数百年、数千年といった安定性を検証するには、計算するしか手がないのだ。

しかし、国内の研究者やコンサルで、このようなコードが利用されたり、作成されたりしたのはほとんど見られない。実務で使うにはいろいろと問題点もあるが、使わないより良い結果が得られるなら、どんどん利用していくべきであろう。

今後取り組むべきは粒径の影響補正と不飽和の移流分散＋化学反応であろう。前者は粒径別実験結果と地球化学コードを用いた計算により、予測できる可能性がある。後者については各々のコードは出揃っている。あとは連成させるだけなのだ。

なんとか1年くらい時間を頂いて、プログラミングと実験に没頭できないものだろうか？

地すべり安定計算の必要抑止力

3次元の地すべり安定計算で悩むのは、必要抑止力の設定、言い換えれば目標安全率の設定ではないでしょうか？2次元であれば色々な基準で設定されていますので、言い方は悪いのですが、ルーチンワークのように設計まで流れてしまいます。しかし、3次元では基準が無いため、古典的てすがホフランドか？やはりヤンブーか？それともLEMではなくFEMか？その時の必要抑止力はどの程度を設定するのが妥当なのか？全て技術力に委ねられます。

どのような手法でも、対象とする地すべりブロックは変らない訳ですから、必要抑止力は変わらないはずです(目標安全率は変ります)。そうすると、フォーラムエイトや群馬大の鵜飼先生の提案も、実務的かつ現状では、もっとも受け入れやすいと思います。

いずれは、模型実験でも事例収集でも良いので、3次元形状に応じた必要抑止力の設定方法が整理され、さらには、2次元解析結果を3次元形状によって補正できるまでになれば、イイなあと思います。

32bitの限界

会社のPCはまだ32bitOS。それにG-TRAN（32bitアプリ）で20万節点程度のモデルを組んでいるんですが、ノード表示にするとメモリ使用量が限界の2Gまでいってしまい、すぐメモリ不足で制御不能になります。もう32bitの限界。

来週、64bitOSを搭載した自作機が来ます。WS買おうかと思いましたが値段が高く、市販品のTOPクラスで妥協しました。これでなんとかしのげます。
ソルバーの64bit化対応は終わってますが、今後、マルチコア対応でコンパイルして計算速度を検証してみたいと考えています。

FEMに関しては、いかに早く回すか、メモリ消費量を押さえるか、マルチコアに対応させるには・・・など、本来の地下水流動や変形量といった答えを求めるための直接的な技術以外に、アルゴリズムの改良やPCに関する知識など、間接的な技術に詳しくなることが必然的に求められるようです。両者をあわせてFEMに関する広義の技術なんでしょうが、やはり後者は頼れるソフトメーカーに任せ、前者に没頭したいものです。

遅延係数と汚染濃度

移流分散でDtransuを使って計算していた方から相談。

汚染の回収量を流量×汚染濃度で計算されていたそうですが、
「遅延係数をいれると、回収量が多くなるんです！」
ソフト会社に確認しても、R=2で2倍、R=5で5倍になったそうです。

遅延係数を2とすると、汚染の流れが1/2の速さになるため、濃いものが計算ノード付近に長時間とどまることになり、上記の計算では回収量が増えているように見えるんです。でも、汚染の流れは地下水の流速の半分なので、揚水して回収する場合は濃度も1/2しないとあわないんですね。通過量です。

じゃ、採水器で1回くみ上げて計ると1/2しなくて良いのか？ポンプで揚水すると、本当に地下水中の濃度の1/2になるのか？初期濃度として与える濃度分布はポンプでくみ上げて計ったので、2倍して与えないといけないのか？遅延係数を変えるとKd分配による吸着量が変わる=総量が変わる？汚染がないところは吸着もない？などなど疑問点がいっぱい出てくる。遅延係数の解釈の限界かな。

こういった問題は PHAST のような Reaction Transport Model が良いですね。遅延や減衰などのようにフィッティングパラメーターを使うんじゃなくて、化学反応を連成させ素直に解いていく。・・・といっても調べることが多くなり、実務では難しいんですけれど。

G-TRAN

昨日のつづきです。

結局、G-TRANでの押し出しはあきらめ、地層研さんに相談。Geographiaで押し出してもらうことにしました。このソフト、押し出しは早いんですが販売していただけません。また、アルゴリズムの移植もしないとのこと。でも、平面メッシュを送付すれば、押し出しはしていただけます。これは対応が良いと判断してよいのでしょうか？

ともあれ、あれだけ時間のかかっていた押し出しですが、1時間ほどで23面押し出したモデルが帰ってきました。あの苦労は何だったんだと思いつつ、mapファイルの当て込みです。

明日からFEMAPでチャレンジです。

G-TRAN for Dtransu

地層研の Gtran に心が折れた。

9500点の平面メッシュを押し上げるのに、1回1時間くらいかかる。最初は1分くらいで押上げが終わるんだけど（それも長いけど）、6回目で20分くらい。回を重ねるたびに遅くなっていく。CTC の SoilPlus だと一瞬なんだけどね。優秀だよ。Dtransu サポートしてくれたらすぐ乗り換えるんですけど。押し上げた後に縦方向に分割！も考えましたが、それをやると物性が変えられないとか、異なる初期濃度を与えられないとかで見切りをつけ、また押し上げに専念。

今日は6回押し上げたとこでフリーズ。進捗はほとんどなし。はぁ～
全部で23回押し上げル予定なんですが、最後は何時間かかるんだろう。

平面メッシュ切るときもSoilPlusでCADデータ読み込み＞オートメッシュ＞ダミー解析＞DXF出力した。Gtran では Undo 機能もないんで、かなり手間と時間をかけないと SoilPlus のような理想的なメッシュは切れない。
さらに、それを地層研でGtran用に変換してもらい、取り込んでいる。購入している浸透流・移流分散ともに3次元ソフトにはDXFなどのジオメトリ読み込み機能がないんです。2次元ソフトにはついているそうですが．．．
また、32bitアプリなんで、大量の解析結果を読み込むと落ちてしまうし、並列化、64bit化は依頼しましたが対応していただけない模様。
プレ・ポストとしてははちょっと・・・といったソフトですが、今、これしかないんですよね。

明日はFemap、無理言ってあけてもらおうかな？

数値解析による地すべりとトンネル影響評価手法

標記の資料が土研から（案）として出ています。
http://www.pwri.go.jp/team/landslide/outcome.htm

今日はこの資料を読んでいました。

実はこれに似た内容をH18の技術士の体験論文で書いています。（見事不合格）
ずいぶん前からある考え方ですがオーソライズされたものは見ませんね。

内容は、地すべりブロックとトンネルの安全な離隔距離を、2次元弾塑性解析の変位量で判断したというようなもの。パラメーターの設定法といった趣旨ではなかったですね。弾塑性は市販ソフトで良いのがありますし、2次元ならモデル化・解析ともに簡単なのでマニュアル化するほどのことではないとも思いますが、確かに各機関にオーソライズされたマニュアル類はあまり見ませんね。

こういった地すべりとトンネルといった問題は、弾完全塑性ではなくひずみ軟化、あるいは弾塑性＋塑性領域のみ残留強度としたLEMなどが良い手法だと思います。土研さんが弾塑性をオーソライズした形になりましたので、今後どうなっていくか楽しみです。

PHREEQCでisotopeをMIX?

PHREEQCで水質の検討をやってた方から質問がありました。
「MIXって、同位体の結果は出ないの？」

確かに、Solutionに水質・同位体試験結果を入力し、mixingしても、isotoopeに関する結果は何も出てきません。マニュアルや参考書を見ても書いてませんし．．．できないんですね。

mixingの結果、どの鉱物にも飽和しておらず、また溶解するphaseは無視したモデルだったんで、同位体のmixingは手計算で可能だったんですが。

探し方が悪いのかな？


2011.6.9　あっさりできました。
http://phreeqc.blogspot.com/2011/06/dating-of-groundwater.html

GSFLOW

Coupled Ground water and Surface-water FLOW model based on the USGS Precipitation-Runoff Modeling System (PRMS) and Modular Ground Water Flow Model (MODFLOW-2005)

http://water.usgs.gov/nrp/gwsoftware/gsflow/gsflow.html

今日は時間があったので、USGSのGSFLOWのマニュアルをざっと読んでみました。

うーん。現段階では無理。


すくなくとも、モデリングで時間がかかるので、そこを何とかできるソフトでないと

仕事には使えない。地表流と地下水流動を同時に解けるソフト、欲しいんだけどね。

MODFLOWもいつの間にか2005になってたんですね。