2017年10月17日火曜日

谷埋め型大規模盛土造成地の安定計算式

宅地防災マニュアル には、以下の記述があります。
http://www.mlit.go.jp/crd/web/topic/pdf/takuchibousai_manual070409.pdf
谷埋め型大規模盛土造成地の安定性については、二次元の分割法により検討することを標準とする。
「2次元分割法」とは幅広い記載に感じますが、基準独自の定義があります。具体的な計算式は「宅地防災マニュアルの解説〔第二次改訂版〕」「大規模盛土造成地の変動予測調査ガイドラインの解説」に掲載されています。
http://www.mlit.go.jp/common/001089011.pdf

先日、この式を使おうかと式を読み始めたのですが、非常に不可解。いえ、複合すべり(谷埋め型)の直線部分にモーメントが使われているようです(現行のガイドラインの図中では「円弧の場合」となっていますが)。
通常、モーメント比は円弧、力の比は複合や直線すべりでと考えていましたが、この式はそうなっていません。直線部分のモーメント原点(任意点O)はどうやって決めるのか?円弧部分のモーメント原点と一致しないが良いのか?導出や出典がないので追いかけられない、と途方に暮れていました。
式の形だけを見ると、おおざっぱにはモーメント原点が分割片の上方に離れるほど Rti が大きくなり、安全率は高くなりそうです。水平に離れるほど、Rwi や Rri が大きくなり、安全率が低くなりそうです。一意に決められない直線部分の原点の取り方次第で答えが変わりそうというのはすっきりしません。安全率が低くなる原点を探索せよ、ということでしょうか?

PowerSSA(Ver.5.5、五大開発)と斜面の安定計算(Ver.12、FORUM8)はこの式に未対応です。COSTANA(Ver.18.1F、富士通エフ・アイ・ピー) だけがこの基準に対応と謳われていましたので、試算してみました。
結果、やはり原点の取り方によって安全率が変わります。傾向も、まあまあ想定に沿っています。

これ以上の理解は困難なので、COSTANAにおけるモーメント原点の決め方についてサポートさんに確認してみました。が、明解な回答は帰ってきません。(SEさんなのか、ソフトの使い方には幾分慣れていらっしゃるようですが、力学の基礎理論を御存知ないようでした)。
五大さんとFORUM8 さんにも確認してみましたが、両社ともあえて実装していないように受け止められました。(富士通さんとは対照的に、FORUM8さんは技術的な回答でした)。
ただ、実装している富士通さんも悪くはないと思います。基準通り計算されているようですので、設計通りなのでしょう。もともと安全率の定まらない計算式なのか、2次元の0.01にこだわる業界がおかしいのか?

結局、解説で定義される「2次元分割法」を使うのをやめました(2社もこのような判断だったのかもしれません)。
標準以外にも簡易ヤンブーや 3次元計算などが紹介されており、基準の中で比較的自由に泳げますので、すっきりしない式は使わないことにしました。

それにしても、この谷埋め型大規模盛土造成地の安定計算式、どのようにして生まれたのでしょうか?ひょっとすると、直線部分の原点の決め方が出典に書かれているのかもしれません。
今後、何かしらの情報に触れる機会があるかもしれませんので、その時を楽しみにしておきましょう。

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マニュアルの解説では、盛土の安定計算箇所の全応力式と有効応力式の「間隙水圧」の書き方が曖昧。2巻の軟弱地盤ので箇所ではきちんと書かれていますので、担当者が別なのでしょうね。


2017年10月14日土曜日

吸水膨張試験

岩石の吸水膨張試験ができないか?と問い合わせ。

できません。その設備、ありません。

トンネル業務で膨潤性を判定する際には、スメクタイト含有量を XRD 結果から推定し、利用しています。吸水膨張圧まで測定したことは個人的にありません。その先の計算を見据えて興味を持ち続けていますが、残念ながらナシです。

あらためて地盤工学会基準を見てみますと、以下のように書かれていました。
  • 吸水膨張試験は地山の膨張性を判定する指標の一つとして取り扱われているに過ぎない
  • 結果を設計施工に積極的に利用している例はわずか
  • その理由として、膨張応力や膨張性を利用した設計手法・解析手法に関する研究・検討事例が極めて少ないことなどが挙げられる。
  • しかし近年、変状事例が各地で顕在化してきており、設計条件を決める場合に試験結果を利用している例がある。(近年といっても、古いと思います。)
  • 14例のうち、13例がトンネル、1例が切土アンカー

興味を惹かれ、切土アンカーの文献を読みました。が、ピースの試験長と膨張圧の関係に着目されておらず、イマイチでした。要素シミュでパラメーターを求め、数値解析に持っていく、という流れが BEST でしょうか?web 上にはこのような文献もありました。

A Study of Swelling Behaviour in a Tunnel Using Finite Element Methods

他には、線膨張係数を使って見かけの E を変更している文献もありました。おそらく、分子シミュでも扱われているのではないでしょうか?

土木の場合、純粋な鉱物学的「膨潤」のみを指して膨張性地山とは呼でしょう。塑性化後の押出しを区別しにくいのか、「○○cmの押し出しが発生した」というように結果のみが示されます。観測だけでは区別していない(できない)ため、試験の定量的利用が難しいのでしょう。

まずは正攻法でも、そうでなくても良いので、数値解析を利用し現象を理解する材料を作る必要があるでしょう。解析例を蓄積しすれば一部の会社の特殊技術ではなくなり、設計・施工法も標準化されるでしょう。地質屋さんのモデル化もより正確性を求められます。
皆で進めると、近い将来、難しい問題ではなくなるように思われます。

2017年10月13日金曜日

COSTANA

今日は1日 COSTANA で安定計算。

普段は PowerSSA を使用しています(こちらの方が断然、操作性で優れています)。
今回は同じモデルで DECALT を使用する予定があり、仕方なくデータを共有できる COSTANA を選択しました。

が、やはり入力が面倒。
EXCEL からのコピペはできません。代わりに DXF を用意していたのですが、こちらも読み込んでくれません。読み込みにコツがいるのを覚えていたのですが、今回はそれを試してもダメ。結局サポートに問い合わせました。
が、サポートも若手のようで、返答がイマイチ。返答の是正、是正でようやく正解を得られました。コツは 2007 形式の DXF で、レイヤーに 2byte 文字の使用はダメ、でした。地層をくるっと囲む形で作画しておくことは、前回学習した通りです。

読み込んだ後の計算時にも、安全率が0を示したり(円弧の探索方向(大→小)を逆にすると正しく計算してくれました)、異常に小さかったり(ダミーで設定していた下側の土層の値を読んでいた)など、戸惑うこと多し。

で、計算終了。軟弱部分に対策を打たないと持たない結果となりました。したがって、 DECALT の出番なしです(ま、ある程度は予想していましたが)。やはり、最初から PowerSSA でやればよかったかな。

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20171014追記
結局、機能が足りなかったので、PowerSSA でやり直しました。
もっとソフトの詳細を調べてから取り掛からないとダメですね。


2017年10月10日火曜日

アクティベーションできない Civil3D 2018

日曜日からアクティベーションできない状態が続いていた Civil3D 2018。

症状はコチラの方と同じ。調べてみると、過去にも同様の報告があります。
https://forums.autodesk.com/t5/autocad-ri-ben-yu/akutibeshonkodoga-ru-lidekinai/m-p/7163715/highlight/true#M3057

私が管理者なのですが、入れません。
アカウント内で情報を確認すると、AEC に切り替える前の IDS が紐づいたまま。このあたりがあやしい。

連休明けの今朝、販売店のプロに確認したのですが原因不明。すぐにAutodesk に問い合わせていただきました。
結果がわかったのが夕方。Autodesk のサーバー側の不具合でした。時々あるとのことです。

あるなら公表しておいてほしいですね。解決するまで3日かかりました。


QGIS で 走向傾斜 その3

dip のラベル位置についての備忘録。(QGIS 2.14 )

(strike・dipの表示はコチラ↓
 https://staff.aist.go.jp/t-yoshikawa/Geomap/QGIS_memo.html

(@map_scale *0.003  * cos( "strike" *  pi() /180)) ||','|| ( @map_scale *0.003 * sin( "strike" *  pi() /180))

「0.003」は offset の調整。適当に変える。
https://gis.stackexchange.com/questions/174145/how-to-set-position-of-label-around-a-point-in-qgis-according-to-a-field
https://groups.google.com/forum/#!topic/qgisshitumon01/FeD38t6N8P4





2017年10月9日月曜日

要素分割の勘どころ

世間が3連休になると、心なしか余裕が出てきます。

久しぶりに、1冊読みました。
岸正彦「有限要素法・要素分割の勘どころ」

実務では 力学の FEM を手掛けておらず、忘れそうだなあと思っていたところでした。良いタイミングで、この本に目が留まったと思います。
内容は、機械工学分野における FEM の要素分割数に関する話題でした。どの程度密に、あるいは粗にメッシュを切れば良いかの目安が提示してあります。当然、扱う形状や目的によって異なるのですが、まあ10分割程度で良いでしょうという目安は重宝すると思われます。

地下水の場合はあまり気にしなくて良い要素選択についても触れられていました。6面体2次要素が万能と思っていたのですが、題材によってはそうでもないようです。

特異点についても書かれています。
昔、メッシュを細かく切れば切るほど地下水の流速が上昇する現象について宿題を出されたことがありますが、これは力学も共通です。特異点だということを弁えておれば、評価を誤りません。

降伏判定でのミーゼス応力の評価も当たり前のように書かれていますね。機械工学の分野では当たり前に使われているのでしょう。
応力の種類については、以前、連続体力学の講習会でも触れられていました。「表示している応力が何応力なのか解析者がわかっていればOK」といったような内容を言われていたと思います。


頭の中の、この辺の知識をブラッシュアップできたと思います。
さあ、明日から頑張りましょう。


2017年10月6日金曜日

QGIS でルートマップ

QGISでルートマップを作成しています。

実際に手を動かしてみると、作業はCADより早いと感じました。

走向傾斜は数字と種別を入力するだけです。それだけで記号が回転し、傾斜の数字を表示してくれます。圧倒的に速い。

露頭は太線で表現しました。こちらは属性に硬さや亀裂間隔、コメントを入れておけばラベルとして表示してくれます。こちらも、速い。

写真はEXIF情報から撮影位置をプロットできます。撮影方向も属性として取り込めますので、それを使って記号を回転させ、撮影方向を表現できます。後に両者の微修正は必要ですが、それを踏まえても走向傾斜と同様に、圧倒的に早くなりました。
プロットされた記号にカーソルを合わせると写真を表示するようにも設定できます。GIS上で位置・方向の修正はもちろん、不要な写真の削除が行えます。最初に全部の写真を読み込み、空間的なバランス・重要性を確認しながら写真を選別する工程が1つの画面上で実施できるようになり、効率が良くなったように感じます。その後、連番を振り直し(属性値として入力)、それをラベルとして表示してやれば完成です。
属性として写真ファイルのフルパス、ファイル名も含まれています。この属性が収められている dbf ファイルは EXCEL で読めますので、それらを利用して採用した写真のみコピーし、さらに連番でリネームするマクロを組みました。コメントを属性として入れておけば、マクロだけで写真台帳まで作れそうです。

あと、コンポーザーを使えば凡例も作ってくれます。CAD ではモノが増えるたびに修正や位置調整を行う必要があったので、地味に時間がかかる作業でした。QGIS ではほぼ自動です。やはり、速い。


短所もあります。
やはり地質の3次元分布推定は QGIS では無理。Civil3D +GEORAMA でボーリング結果も踏まえて実施したいですね。そうするとQGISの DXF 出力の不完全さがネックになります。一応、 PDF 出力で解決していますが、座標が合わせは出力枚数が多いと面倒。将来的には DXF 出力が使い物になるレベルまで改善されることを期待したいと思います。


GIS とルートマップ、案外相性はよさそうです。手を動かしてみないと、わからないものですね。

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20171009追記

短所の追加です。
近年のソフトにしては珍しいと思いますが、まれに落ちますね。データ保存をこまめに実施する必要があります。

あと、2-byte文字に完全対応していない点も残念。データの取り込み等で対応していないプラグインがあるようです。データ保存もうまくいかない場合があります。
お客様には日本語表示しないとダメですから、やはり QGIS でなく、Arc を使用すべきなのかもしれません。


20171010追記
属性データをコピペできないのは残念。
写真番号を1つ飛ばしていた箇所があり連番を振り直さないといけなかったのですが、コピペができないので悩みました。属性の結合も考えましたが、面倒。結局 EXCELでdbfを開いて連番を振り直し、ArcGIS にて該当箇所のみコピペで修正しました。