研究者詳細 - 野田　利弘

講演・口頭発表等 - 野田　利弘

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地盤の幾何学的非線形性に起因して超高拘束圧作用下で生じる座屈褶曲の形成機構の理解

豊田智大，野田利弘，大西和也

土木学会第78回年次学術講演会 2023年9月15日土木学会

開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：広島大学（東広島キャンパス）国名：日本国

構造地質学分野において「褶曲」は最も代表的な地形のひとつである．褶曲は地盤が波打つように変形する地形変状のことを指し，特に圧縮の作用による褶曲は「座屈褶曲」と呼ばれ，曲げの作用により生じる「曲げ褶曲」と区別される．著者らは，特に座屈褶曲の発生機構について，地盤の有限変形に伴う増分型剛性方程式の接線剛性マトリクスの固有値変化に着目して考察を行ってきた．別報では，材料分野において知られる弾性基板上の薄膜において形成される「しわ」との類推から，非一様な剛性を有する堆積地盤における座屈褶曲の発現と部材長非依存の波長の出現について，高次モードが低次モードより先にゼロ固有値を達成した帰結として説明可能であること示してきた．本稿では，褶曲が発生するプレート沈み込み帯の地盤のように，対象領域が「超高拘束圧作用下」にある場合は，たとえ対象とする堆積層の剛性が一様であったとしても，つり合い方程式の増分型をとる際に領域の幾何形状変化により生じる「移流項」の存在に起因して，高次モードの座屈褶曲の発現が説明されうることを示す．

波浪海底液状化の有限要素解析と理論解の比較による解析領域の打ち切りの影響の検討

飯島琢臣，野田利弘，豊田智大

土木学会第78回年次学術講演会 2023年9月14日土木学会

開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：広島大学（東広島キャンパス）国名：日本国

波浪外力作用下の弾性地盤の変位・応力応答を有限要素法で解いた解と理論解との比較（Verification）を通して，解析領域が解析解に及ぼす影響について検討した．地盤層厚10ｍでの検討では，いずれの深さにおいてもごく側壁近傍を除いて，応力も変位も二つの解に大きな差は見られなかった．一方，層厚1000mにおける解析解は，ある程度深い位置において，応力の側壁近傍での変化が大きく，結果として空間積分して求まる変位の大きな変化が水平方向全体にみられた．また同計算の比較的浅い位置での解析解は，応力について理論解との差は小さくなったが，下方における壁近傍での応力変化によって変位については，差がみられた．

緩い不飽和非塑性シルト三軸供試体の吸水破壊シミュレーション

吉川高広，野田利弘

土木学会第78回年次学術講演会 2023年9月14日土木学会

開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：広島大学（東広島キャンパス）国名：日本国

降雨による斜面崩壊のメカニズム解明を見据えて，緩い不飽和非塑性シルト三軸供試体の吸水破壊試験とその数値解析を実施した．数値解析には慣性力対応の空気～水～土連成有限変形解析コードを用いた．土骨格の構成モデルには，不飽和の効果を考慮した弾塑性構成式SYSカムクレイモデルと複合負荷弾塑性構成モデルを搭載する場合の2種類を採用した．その結果，実験の間隙圧上昇過程において観察された限界状態線q=Mp’下側での軸差応力の低下挙動は，複合負荷弾塑性構成モデルを用いると，Drucker-Pragerモデルが有する特徴により硬化挙動として表現可能であることを示した．

セメント添加・Ca溶脱による疑似年代効果の付加と溶脱時間の影響

中井健太郎，松村洸太朗，野田利弘

土木学会第78回年次学術講演会 2023年9月14日土木学会

開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：広島大学（東広島キャンパス）国名：日本国

著者らは，年代効果を疑似的／簡易的に付加・制御できる供試体作製方法を目指し，正の年代効果として少量のセメント添加を，負の年代効果として硝酸アンモニウム水溶液によるカルシウム溶脱を併用した供試体作製に取り組んできた．本報では負の年代効果の制御を目的に，セメント添加試料の溶脱時間がせん断挙動に及ぼす影響を調べた．その結果，セメント添加とカルシウム溶脱の併用で正負両方の年代効果を付加し，自然堆積軟弱粘性土と類似の特徴を有する供試体の作製に成功した．また，溶脱時間を変えることで非排水せん断強度やひずみ軟化の程度が変化し，負の年代効果を制御できることを見出した．

水～土骨格連成動的有限変形解析による富士山静岡空港滑走路端安全区域(RESA)の高盛土の耐震性の検証

酒井崇之，野田利弘，中野正樹，高稲敏浩，山下大介，小藤智久，紅林哲

土木学会第78回年次学術講演会 2023年9月14日土木学会

開催年月日： 2023年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：広島大学（東広島キャンパス）国名：日本国

静岡空港の滑走路端安全区域（以下「RESA」）の拡張整備では，空港既設盛土のり面上に新たな高盛土造成が計画されている．近い将来発生するとされる南海トラフ巨大地震に対し，静岡空港は「緊急輸送の拠点となる空港」相当の空港と考えられ，「発災後3日以内に，緊急物資・人員等の輸送受け入れ機能」を確保する耐震性が求められため，耐震性を検証した．その結果，想定される南海トラフ巨大地震に対しては，滑走路の変形は小さく，追加した高盛土についても損傷が小さいことから要求性能を有していることを確認した．

波浪作用による海底地盤の液状化挙動に及ぼす間隙水圧縮性と多次元性の影響

飯島琢臣，豊田智大，野田利弘

第35回中部地盤工学シンポジウム 2023年8月7日公益社団法人地盤工学会中部支部

開催年月日： 2023年8月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：名古屋大学 ES 館 ES ホール国名：日本国

波浪作用下において生じる海底液状化現象の水～土骨格連成解析においては，その有効応力変動をもたらす要因として，①間隙水の圧縮性，②波浪の多次元性，③接線流速の影響が考えられている．本稿では，①②に着目し，u-p 形式の水～土連成変形解析を用いて，これらの要因の違いに由来する有効応力経路および弾塑性変形の差異を調べた．まず議論を簡単にするため，海底地盤を弾性体と見做した場合の解を示す．有効応力変動の要因を①に求める場合（間隙水の圧縮性を仮定した一次元解析）と②に求める場合（間隙水を非圧縮とする二次元解析）とで，同様の有効応力経路が表現されることを示す．また，上記の弾性解析と同一の境界条件のもとで弾塑性解析を実施し，①②の要因に応じて，海底地盤における有効応力低下域の回復・圧密（Solidification）進展の向きに明確な差異を生じることを示す．

三軸砂供試体の密度と飽和度の違いが繰返しせん断挙動に与える影響

岸川貴洋，吉川高広，野田利弘

第35回中部地盤工学シンポジウム 2023年8月7日公益社団法人地盤工学会中部支部

開催年月日： 2023年8月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：名古屋大学 ES 館 ES ホール国名：日本国

液状化対策工法の一つとして知られるサンドコンパクションパイル工法は，地盤の密度を増大させる工法であるが，施工時に噴射する空気が地盤内に取り込まれるため，地盤の飽和度を低下させる副次的な効果も期待されている。一方で，液状化は緩い飽和砂地盤で生じるため，不飽和状態であっても緩い砂の繰返しせん断挙動に注目した研究が多く，密な不飽和砂の繰返しせん断挙動に注目した研究はあまり行われていない。本研究では，相対密度 64%程度で中密な場合と相対密度 84%程度で密な場合の豊浦砂供試体に対して，飽和度を 70～100%の範囲で系統的に変化させて，軸ひずみ振幅 1%の側圧一定・非排気非排水繰返し三軸試験を行った。その結果，密な場合は飽和度が 94%程度に低下しただけで，飽和状態と比べて繰返しせん断に伴う剛性低下が著しく抑制され，また飽和度が 79%と 69%の場合はほぼ同じ力学挙動を呈するなど，密な場合は中密な場合に比べて少しの飽和度低下で大きな改良効果が得られた。

弾性堆積盆地の三次元的な幾何形状が地震動の増幅特性に及ぼす影響の数値的検討

松本雅紀，野田利弘，豊田智大

第35回中部地盤工学シンポジウム 2023年8月7日公益社団法人地盤工学会中部支部

開催年月日： 2023年8月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：名古屋大学 ES 館 ES ホール国名：日本国

本研究では，堆積盆地の三次元的な幾何形状が地震動の増幅特性ならびに地表加速度分布に与える影響について数値解析的に検討した．議論を簡単にするため，基盤層および堆積層はともに弾性体とし，基盤層と堆積層の剛性に明確なコントラストを与えた．これにより，剛性比に応じた地震動の増幅が基盤層と堆積層の境界で生じることとなるが，三次元的な堆積盆地ではさらに，実体波のレンズ効果と表面波の干渉
による強震動を生じることとなる．本稿では，地表の加速度応答および堆積盆地の伝達関数が，堆積盆地の幾何形状に応じてどのように変化するかを系統的に調べた．球形，楕円形，台形といった様々な盆地形状に対する時刻歴応答および周波数特性の比較から，1) 盆地が深いほど長周期地震動の増幅がより顕著になる，2) 楕円形盆地では球形盆地に対し加速度が小さくなる，3) 台形盆地では基盤傾斜による多次元効果が球形盆地より少ないことなどを示した．

上負荷面概念に基づく摩擦係数の「嵩張り」を考慮した弾塑性摩擦モデルの提案

安池亮，豊田智大，野田利弘

第58回地盤工学研究発表会 2023年7月11日公益社団法人地盤工学会

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：福岡国際会議場国名：日本国

構造物と地盤の相互作用問題において，摩擦現象の固着状態～すべり状態の連続的な変化を記述可能なモデルとして，尾崎らの「時間依存性下負荷面摩擦モデル」が知られている．本稿では，同モデルに対し，上負荷面概念を新たに導入し，静止摩擦係数が動摩擦係数より大きい状態を構造の「嵩張り」と捉えた．塑性すべりによる摩擦係数の低下や時間経過に伴う凝着による摩擦係数の回復を，摩擦係数自体の発展則ではなく，接触面の内部状態変数としての「構造」の発展則として記述することで，物理的意味をより明確化できる．さらに，質点動力学計算を通じて種々の摩擦現象を再現し，提案モデルが既往モデルと同等の表現能力を有することを確認した．

分岐理論に基づく剛性の異なる堆積構造に起因した座屈褶曲の波長決定メカニズムの解明

野田利弘，豊田智大，大西和也

第58回地盤工学研究発表会 2023年7月11日公益社団法人地盤工学会

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：福岡国際会議場国名：日本国

本研究では，圧縮作用下にある地盤で生じる座屈褶曲の形成メカニズムについて，系の接線剛性マトリクスの固有値変化に着目して考察した．弾性柱の一様圧縮では低次モードから順にゼロ固有値を経験するが（Euler座屈），剛性の異なる堆積構造を有する地盤の水平圧縮では高次モードが先にゼロ固有値を達成するため，高次の褶曲が容易に出現しうることを明らかにした．また，この高次モードの波長は層厚や材料特性のみで決まり，部材長非依存性を有することを，変形解析およびWinklerモデルとの比較を通して示した．この事実は，水平方向に無限に広がる実地盤において生じる褶曲の波長決定因子について議論する上で極めて重要である．

三軸砂供試体の密度と飽和度の違いが非排気非排水繰返しせん断挙動に与える影響

岸川貴洋，吉川高広，野田利弘

第58回地盤工学研究発表会 2023年7月13日公益社団法人地盤工学会

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：福岡国際会議場国名：日本国

相対密度64%程度で中密な場合と相対密度84%程度で密な場合の豊浦砂供試体に対して，飽和度を70～100%の範囲で系統的に変化させて，軸ひずみ振幅1%の側圧一定・非排気非排水繰返し三軸試験を行った。その結果，密な場合は飽和度が94%程度に低下しただけで，飽和状態と比べて繰返しせん断に伴う剛性低下が著しく抑制され，また飽和度が79%と69%の場合はほぼ同じ力学挙動を呈するなど，密な場合は中密な場合に比べて少しの飽和度低下で大きな改良効果が得られた。

砂－粘土互層軟弱地盤上に築造された河川堤防の地震時被害に及ぼす地震動継続時間の影響

中井健太郎，花田優，野田利弘，馬場俊孝，蒋景彩

第58回地盤工学研究発表会 2023年7月11日公益社団法人地盤工学会

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：福岡国際会議場国名：日本国

本報では，地震動の継続時間の影響に着目し，耐震設計マニュアルを参考に継続時間の異なる地震動を作成して地震応答解析を実施し，河川堤防の地震被害に及ぼす地震動継続時間の影響を検討した．その結果，同一応答スペクトルを有する地震動であっても, 継続時間が長いほど地震被害が大きくなることを示した．これは砂質地盤の液状化や粘性土の乱れなど，地盤が示す弾塑性応答に起因する．設計用地震動は応答スペクトルで規定されることが多いが，強い弾塑性応答を示す軟弱地盤の場合は，特に地震動の継続時間の影響を考慮することが詳細な被害予測のためには重要であることを指摘した．

波浪の継続作用下での海底地盤のくり返し塑性を考慮した有効応力解析

飯島琢臣，野田利弘，豊田智弘

第58回地盤工学研究発表会 2023年7月11日公益社団法人地盤工学会

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：福岡国際会議場国名：日本国

本研究では，波浪外力作用下の海底地盤の応答について，地盤の弾塑性特性を考慮した解析を行い，その特徴的な挙動について考察した．半無限層厚を持つ弾性地盤は飽和状態（間隙水の非圧縮）の時に，波浪外力に対して平均有効応力・軸差応力ともに時間変動しないという理論解が得られているのに対して，弾塑性解析では，履歴・現応力依存の剛性のために十分な深さをもつ地盤であっても，いずれの諸量も変化しうることを示した．また，断続的な波浪作用下で海底表面から構造の劣化に伴う非排水的な平均有効応力の低下，そしてその後の体積圧縮を伴う平均有効応力の回復が解かれた．以上より，実地盤解析での地盤の弾塑性の考慮の重要性が示された．

水～土連成解析におけるu-p formulationの理論解の無条件収束性

豊田智大，野田利弘

第58回地盤工学研究発表会 2023年7月11日公益社団法人地盤工学会

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：福岡国際会議場国名：日本国

飽和地盤の水～土骨格連成解析は，間隙水の静的浸透を仮定するu-p formulationにより定式化されることが多いが，同手法により得られる解は，地盤の透水係数が大きい場合に不安定化することが知られている．本稿では，一次元問題を例にとり，このu-p formulationの不安定性はあくまで数値的なものであり，理論解自体は透水係数によらず無条件に収束することを示す．また，u-p formulationの理論解について，間隙水の相対加速度項を考慮したFull formulationの理論解と比較し，その特徴を整理する．

熱海盛土崩壊メカニズムに関する空気～水～土連成弾塑性有限変形解析

吉川高広，野田利弘，中野正樹

第58回地盤工学研究発表会 2023年7月11日公益社団法人地盤工学会

開催年月日： 2023年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：福岡国際会議場国名：日本国

令和3年7月3日に熱海市の逢初川源頭部で盛土が崩壊し，土石流災害が発生した。この盛土崩壊のメカニズムを明らかにするために，弾塑性構成式SYS Cam-clay modelを搭載した慣性力対応の空気～水～土連成有限変形解析コードにより，盛土構築から崩壊までの一連過程の数値解析を行った。その結果，降雨時の地下水流入により盛土底部が塑性体積膨張を伴う軟化（吸水軟化）挙動を呈することで盛土全体が崩壊に至ることを示した。

弾性地盤の有限変形に伴う接線剛性マトリクスの固有値変化に着目した座屈褶曲の波長決定因子の解明

豊田智大，野田利弘，大西和也

第28回計算工学講演会 2023年6月2日計算工学会

応答スペクトルが等しく継続時間が異なる入力地震動による河川堤防の耐震性照査

中井健太郎，花田優，羽田野純也，野田利弘

第28回計算工学講演会 2023年6月1日計算工学会

波浪作用下にある海底地盤の変形解析における土の弾塑性特性の重要性

飯島琢臣，豊田智大，野田利弘

第28回計算工学講演会 2023年6月1日計算工学会

三相系弾塑性有限変形解析コードによる熱海市逢初川盛土崩壊の数値シミュレーション

吉川高広，野田利弘，中野正樹

第28回計算工学講演会 2023年6月1日計算工学会

開催年月日： 2023年5月 - 2023年6月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：つくば国際会議場（つくば市）国名：日本国

令和3年7月3日に熱海市の逢初川源頭部で盛土が崩壊し，土石流災害が発生した．本研究では，この盛土崩壊のメカニズムを明らかにすべく数値解析を行った．具体的には，砂から中間土，粘土までの広範な土から構成される盛土について，降雨浸透や地下水流入に伴う変形・破壊挙動を解析できる手法として，土骨格の弾塑性構成式SYS Cam-clay modelを搭載した空気～水～土連成有限変形解析コードを採用し，地盤・水文調査結果に基づいて解析条件を設定した上で盛土構築から崩壊までの一連の過程の数値解析を行った．本稿では，その解析結果として，降雨時の地下水流入により盛土底部の土が塑性体積膨張を伴う軟化（吸水軟化）挙動を呈することで盛土全体が崩壊に至ることを述べる．

間隙水のダイナミクスを考慮可能なu-w-p弾塑性解析手法による飽和地盤の鉛直浸透力によるボイリング解析

豊田智大，野田利弘，佐竹孝曜

土木学会第77回年次学術講演会 2022年9月16日土木学会

開催年月日： 2022年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：京都大学国名：日本国

著者らは，間隙水の動的浸透を考慮可能なu-w-p formulation（以降，u-w-pと記す）に基づく水～土連成解析手法を開発してきた．本稿では，同手法を飽和弾塑性地盤のボイリング問題に適用した事例を示す．一次元解析では，ボイリングに至るまでの吸水膨張を伴う有効応力減少過程のみならず，その後の比体積増減を伴う地表面振動まで解くことができた．二次元解析では，上記に加え，局所動水勾配卓越箇所への流速集中や不安定化に伴う流線の乱れが解かれた．なお，以上の計算をu-p formulation（静的浸透を仮定する手法）で解くと計算が破綻することから，一連の現象を解く上でu-w-pが必須であることを確かめた．

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<野田 利弘>

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