切土・盛土と三笠の一般全応力法

道路土工の切土工・斜面安定工指針では、切土斜面の強度設定としてCUB試験が挙げられています（p401）。改訂前も同じ表が掲載されていましたね。

斜面を切る場合、粘性土であれば長期安定が問題となります。CUB試験では、時間とともに吸水膨張（あるいは非排水膨張）し、強度低下が起こる場合の安全側のcφを試験で求めることができます。
逆に盛土では、短期問題としてUUを挙げている教科書や基準書が多いのですが、同指針ではCUBになっています。
これらの条件を整理すると、実務上、三笠の一般全応力法で安全側のc・φを決めることができます。基準書や土質力学の教科書にも載っている場合がありますので、古い手法なのでしょう。
http://ci.nii.ac.jp/lognavi?name=nels&lang=jp&type=pdf&id=ART0005447927

今回、道路盛土（粘性土）を掘削するということでCUB、その後さらに盛り立てる計画があるということでUUの両方を試験しないといけないと思い、両方やった事例があるかどうかexecutive達に確認したところ、「粘土は一軸かUUでしょ」という意見が圧倒的でした。その方たちに、なぜUUだけでCUBをしなかったのか聞いてみると、「粘土だから」といったよくわからない理由でした。なお、こだわりの部長様だけがCUBを実施されているといった結果。しかも、せん断前に一度圧密してから減圧膨張させるといったこだわりがありました（感服です）。

確かに、粘土のCUBは時間がかかるし価格も他の土質試験に比べ非常に高いのでお客様が嫌がります。急ぎの仕事が多いのも一つの原因でしょう（急ぎでない仕事って少ないですよね）。それに試験時に切土後の小さな側圧を設定することも工夫が必要ですし、UUをやるとなるとサンプルも2倍必要になります。全体的に面倒なので避けたがる傾向があるのかもしれません。
ただ、粘土=c材料といった先入観だけは避けたいところですね。

AC-UNSAF

先日、地盤工学会の図書室で、AC-UNSAF2D のコードに簡単な説明がついている資料を見つけました。地盤工学会関西支部による「第41回実技セミナー資料　数値解析の理論と実務」です。平成11年6月ですから12年前ですね。支部に残っていないかもしれませんので、その部分だけコピーしておきました。本当に簡単ですが、無いよりマシです。昔はこのような講習会で皆さん勉強されたのでしょうね。
その後も探してみましたが、残念ながらDtransu3Dはありませんでした。昨日、支部に問い合わせてみましたが、「メール送ります！」と言われてそのまま。どうなんでしょう。

ネットで検索すると、AC-UNSAF3Dもありました。こちらは整理されていますね。Dtransuを読むのにもに使えそうです。
http://gw.civil.okayama-u.ac.jp/jgs-okayama/others/141123/index.html

まさか、と思ってAC-UNSAFのコードを岡大のHPからDLしてみますと、そのまさかでした。付属のマニュアルにも書かれています。Dtransuで事足りるので、UNSAFはDLしたことがなかったんです。もっと早く気付けばよかった。

地下水の起源

地下水の起源

先日、トリチウムの測定についてUPしましたが、地下水の起源推定に使える同位体、化学種は他にもありますね。

たとえば酸素。重い同位体ほど早く降下（分別）するので、標高の高い涵養源ほど、軽い同位対の占める割合が大きくなります（高度効果）。トリチウム測定による滞留時間の推定と整合的かどうかのチェックになります。
私は酸素同位体を扱ったことは無いですが、温泉などへの影響評価業務では比較的良い結果をよく見ます。

また、聞いたところによりますと、まだ開発中のようですが、最近ではフロンも利用されようとしています。核実験で放出されたトリチウムと同様に、フロンも人為起源による濃度変化を利用したトレーサーです。濃度変化を見る限り、トリチウムより近い年代に効果的かと思われます。

トリチウムで～６０年、ヘリウム併用で～100年、フロンで～５０年です。
いずれにしても、影響評価には使えます。具体的には表流水との区別や粒子追跡などによるチェック・検証、あるいはその根拠としての利用が考えられますね。
どのくらいの年代の地下水を相手にするのか考えて、手法を選択する必要がありますね。

連続体力学

地盤工学会の「地盤の連続体力学入門講習会」を受講しました。

3人の先生による連続体力学の基礎理論、構成式、微小変形論の適用性でした。理解の弱い変形理解の基礎となればと思い受講たのですが、ちょうど良いレベルでした。久しぶりに頭を使いましたね。

基礎理論はOKです。これは特に問題はありませんでした。

構成式は理解度50%程度というところでしょうか？時間の都合上、式の展開はほぼ省略されましたので後日追う必要があります。私にはちょっと難しかったですね。弾塑性のみでしたが、あとは参考書で理解を深める必要があります。講義の最後にセメント量や飽和度を指標とした強度特性の反映も紹介されましたが、構成式の変更は割と単純でしたね。ただ、コードを自作するしかないようで、実務ではOUTです。もちろん、技術論ではありません。有名な先生のお墨付きか、数多くの実績があるコードでないとお客様が嫌がりますから使えないのです。仕方ありません。

微少変形理論は分からないところの方が多かったですね。難しかった。ただ、疑問に思っていた箇所、たとえば、「体積ひずみεv=ε1＋ε2＋ε3を定義した場合、定体積せん断でも体積が減少（過小評価）する理由」などに対し分かりやすく御説明頂きました。
他にも、「テルツァギーの圧密理論の適用範囲」や「段階載荷と一括載荷での自重解析時の変形モードの違い」などを連続体力学を用いて示されました。数式は全く追えませんでしたが、面白い内容でした。

今回は自分に足りない箇所が具体的に理解できました。整理すべき箇所が山ほどあって時間が足りないですね。
こういった基礎力は講習会だけで身に付く物ではありません。一つ一つ式を追っていって、仮定なり適用範囲なりを理解する必要があります。時間をかける必要があり、王道はありません。提示頂いた参考書を購入し、足りない箇所をこつこつ補っていきましょう。

結晶質岩の透水亀裂

岩の力学連合会による今年度の特別講演は、吉田英一先生の「地下環境と物質移動－岩盤中の透水亀裂と長期的挙動－」でした。

主に、結晶質岩の亀裂について地質的特徴を整理し、以下のような点を主張されていました。

1. 湧水亀裂のセクション観察では、空隙に向かって母岩より結晶が成長している。
   shearされると充填鉱物が破砕されるが、日本でそのような物を見たことがないと言われていました。従って応力解法でできた空隙と言われていました。
   亀裂自体の成因には異論がありますが、確かに、現在のローカルな応力場と亀裂の方向によって生じた空隙だと考えます。以前にもＵＰしましたね。
2. 若い花崗岩ほど亀裂が少なく、古いほど多いと言うことはない。亀裂充填鉱物のレイヤーが少なく、幅が狭い。古いほど多層となり厚くなる。
   亀裂の数については違うでしょう、と思って聞いていると、葛根田では亀裂が非常に少ないことを紹介され、1Maで頭打ちになっているというような話でした。案外若くして頭打ちになるんですね。
3. 断層周辺では短い割れ目が増える。長い割れ目の数は変わらない。また、短い割れ目は低温、長い割れ目では高温の充填鉱物が認められる。
   長い割れ目をbackground亀裂と呼ばれていました。そうすると、緑泥石など高温充填鉱物ほど連続性が良いということになります。これは違和感ありますね。
4. 母岩からのCa,Fe,Kの溶脱が充填鉱物のソースになる。
   これは比較的知られている内容ですね。
5. 粘土充填物は（せん断ではなく）圧入であろう
   いくつかの充填機構があると思いますが、せん断構造のない亀裂に粘土が充填されている事もあります。圧入もあるでしょう。ラミネーションや級化層理も認められるそうです。見てみたいですね。

基本的に地層処分など物質移動を評価するための調査のようです。私がいたサイトもちらっと出ていました。

ここで、気になる点が一つありました。応力により開いたとするのであれば、今後、数万年の応力場変遷を推定する必要があります。それによって、透水性、透水亀裂の方向が変化するからです。しかも、できればスケールの小さな、ローカルな応力場の変遷を推定しないと行けません。できるとすれば地質屋しか考えられませんが、無理でしょうね。そこで、以下の２点が重要だと考えます。

1. 影響の大きい移流が卓越するような開き方が起こるのは、どういった場合か評価が必要。
2. 透水性が変化した場合でも機能は保証されるような設計を行うために、地質屋による吸着特性や亀裂の連続性・分布の評価が必要。

いずれも難しい問題ですが、地質屋の腕の見せ所でしょう。今、閉じている亀裂も、透水亀裂と同じくらい調べる必要がありそうです。

最近はこのような地質の仕事が少ないので、まずは先生の最近の論文を読み、リハビリを行いますか。


余談ですが、他の受賞記念講演は解析がメインでした。つくづく、変形に弱い自分が恥ずかしいと思いますね。こういう場に出席すると。こちらも頑張らないといけません。

ホーキング、宇宙と人間を語る

今日、本屋で「ホーキング、宇宙と人間を語る」という本を見かけました。

天文台に遊びに行くこともあり、宇宙に興味がないわけではないですが、最新理論を知りたい！というほどではありません。表紙の写真に目が行って、手に取った次第です。

これが当たりでした。哲学的でしたね。

特に「モデル依存実在論」です。
私が常々思っているのは博士が言うほど高尚ではありません。次元が違います。しかし、似たようなことです。
我々が日常行っている解析は真理ではないでしょう。真理を得ることが重要なわけではありません。作り上げたモデルが真理であるかどうかも重要ではなく、そのモデルが観測結果をよく説明するかどうかが重要であり、予測の根拠となるのです。
いくら高度で複雑な理論を実装したソフトで3次元解析を行っても、パラメーターは2次元モール・クーロンや3軸圧縮試験などで求めた理論的に異なる強度を初期条件とし、キャリブレーションを行うのが常でしょう。高度な解析で再現できたモデルこそ真理ではなく、観測結果を矛盾なく再現できることに意味があるのです。どうでしょう。似ていませんか？
結構、勘違いしている人がいます。手間がかかる解析ほど真実に近い高度なことをやっていると思われる方もいます。だからといって、上記を力説することはありません。
これは先輩の受け売りですが、シャンデリアが欲しいと買いに来られたお客様に、あなたの家には蛍光灯で十分ですよと力説する営業マンはいません。技術論とは別で、仕事はサービス業であり、人と人との関係で成り立つものであり、難しいのです。

また、良いモデルの条件として、以下の点が挙げられていました。（再度言いますが、考えているレベルは違います。）

1. 簡潔である。
2. 任意の、あるいは調整のできる要素が少ない。
3. すべての観測事実を矛盾なく説明できる。
4. 将来の観測に関する予言、特にその内容が観測結果の合わなければモデルが間違っているとわかるような詳細な予言ができる。

痛い点がありますね。

矛盾が出てきた場合にどうするかというと、まず既存のモデルを修正します。新たに別のモデルを構築する人は少ないでしょう。そしてだんだん複雑になっていきます。

浸透流や移流分散、熱伝導などは非常にシンプルなPDEです。数十年前から理論は変わらず、同じPDEが使われ続けています（手を加えられているのは解くためのツール（FEM）の方です）。こういったモデルは「実在する」と考えて良いのでしょう。
それに比べて変形は複雑・多肢ですね。分かっていないことが多いことの表れかもしれませんが、根本的に理論を見直すべきなのかもしれません。今後、発展の余地ありと考えるべきなのでしょうね。

地すべり対策と垂直縫地

垂直縫地がトンネル坑口の地すべり対策として使用できるのでしょうか？

トンネル関連の雑誌や参考書では採用している事例を見かけます。
先日もこの件について質問がありました。トンネル技術者は採用したがりますね。掘削で切断しますが計算はどうするのでしょう。

地すべり技術者は採用しないですね。私はこちら側の立場なので、ありえないという考えです。細いので1本破断すると、ドミノのように連続で破断していきそうです。

しかし、実際に施工例もあるとなると効果があるのかもしれません。
トンネル構造物とロックボルト、切断した垂直縫地で土塊が一体化するのでしょうか？

疑問です。どうすれば分かるのでしょうか？
とりあえず計算？違うような気がしますね。