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本研究は, 降雨による斜面崩壊を予測することを目的としている。実験と数値解析により斜面崩壊のメカニズムについて検討を行った。間隙水圧と含水量を解く3次元浸透流解析によって斜面の安定解析を実施した。従来の水相のみの浸透流だけでなく, 水と空気の2相を解析する浸透流モデルを2次元の表層流および浸食/堆積モデルとカップリングし, 実験へ適用し検証を行った。数値解析により, 浸透流と斜面安定において間隙内の空気の影響は小さく, 2相で解析する必要性が低いことがい示された。, The purpose of this study was to predict the failure surface of a slope due to rainfall. Numerical and experimental study was performed to investigate the mechanism of the slope failure. Slope stability analysis was carried out in three dimensions using the pore water pressure and the moisture content calculated by three dimensional seepage flow model. Only a conventional water-phase seepage flow model as well as the water-air two-phase seepage flow model, coupled with two dimensional surface flow and erosion/deposition model, were used for seepage analysis. In numerical analysis, the influence of pore air on seepage and slope stability was found to be less significant.

不飽和多孔質媒体内の流れは，水と空気の2相流れの問題となる。本研究では間隙内空気の流れの効果を考慮するために，多相流理論に基づき水と空気の2相流モデルの導入を行った。これまで天然ダムの斜面の安定解析では，突然の決壊を予測するために，間隙水圧と含水率を解く従来の水相流モデル，水と空気の2相流モデルによって解析されており，そのモデル内はJanbuの簡易的な方法だけでなく，平衡状態に基づいた拡張Spencer法などが用いられている。本研究では，拡張Spencer法を用いて2相流れを解析しており，実験結果とも比較的良く一致した結果が得られている。, Water flow in unsaturated porous media is water- air two-phase flow problem. To incorporate the effect of pore air flow in the soil seepage analysis a water-air two-phase flow model, based on the multi-phase flow theory is used. Slope stability analysis of land slide dam has been carried out using pore water pressure and moisture content calculated by only a conventional water-phase flow model as well as the water-air two-phase flow model so as to predict the failure of dam due to sudden sliding. Janbu's simplified method as well as extended Spencer method based on limiting equilibrium considerations is used in slope stability analysis. Overall simulation results obtained by considering two-phase seepage flow combined with extended Spencer method of slope stability analysis are comparatively in good agreement with the experimentally observed results.

水で飽和された土の動的大変形問題を解析するために、不定形ラグランジェ・オイラー(ALE)有限要素法を展開した。流弾塑性構成式を用い、増分形式で支配方程式を表現した上で、連成形式のALE法の定式化を行なった。Updated Lagrangian 法で展開されている既存の解析プログラムにALE法をoperator-split形式で導入した。この方法はラグランジェとオイラーステップの2段階からなっている。前者は普通のupdated Lagrangian 法により解析を行い、後者でメッシュの切り替えとデータの変換を行なって、大変形形解析を行うものである。提案する手法の有効性を提体の動的大変形シミュレーションにより検証した。, An arbitrary Lagrangian Eulerian (ALE) finite element method is developed for large deformation problems of saturated soils. A fluidal-elasto-plastic constitutive equation is employed for the soils. Using an incremental approach, coupled ALE finite element formulations are derived. To an existing program source code written by updated Lagrangian scheme, the ALE formulation is implemented by using an operator-split technique. This operator-split algorithm is composed of a Lagrangian step and an Eulerian step. The Lagrangian step is a pure updated Lagrangian calculation. The Eulerian step is performed using mesh smoothing and data transferring schemes. The proposed method is illustrated by numerical simulation of responses of an embankment subjected an earthquake motion.