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UC-1シリーズ FEM解析
 
UC-1
 3次元浸透流解析(VGFlow)
  3次元浸透流解析(VGFlow) ロードモジュール版
  3次元浸透流解析(VGFlow) プレポスト版
飽和/不飽和浸透流解析を行うプログラム
初版リリース : '04.08.20 / 最新Ver.リリース : '06.02.09
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  プログラム概要
ライン
有限要素法(FEM)による飽和−不飽和浸透流解析プログラム。

3次元での複雑な地形境界形状モデルが容易に作成でき、メッシュ分割に際しては、要素タイプや要素次数等の設定による規則的メッシュ機能、オートメッシュ機能、、リメッシング等が可能です。
解析種別としては定常解析及び非定常解析が可能であり、解析区分としては2次元鉛直解析、2次元軸対象解析、2次元平面解析、3次元解析に対応しています。また各種境界条件に対応し、不飽和浸透特性としては、代表的な経験式であるvan-Genuchtenモデルによる計算、水分特性曲線等試験値の表入力による計算が可能であり、国内の代表的地盤に対して同定したパラメータを内蔵しています。出力機能としてはコンタ図、アイソ・サーフェス図、ベクトル図等の多彩な出力によりあらゆる方向からの照査が可能です。
更に、弊社別売の「斜面の安定計算」への解析結果の連携が可能です。

本製品は群馬大学工学部・鵜飼研究室の地盤解析コードをベースに、プレポスト部として汎用メッシュジェネレータVisual FEAをカスタマイズして開発したプログラムです。

  関連情報
道路土工(要綱、切土工・斜面安定工指針)の改訂とフォーラムエイトの対応 ('09.07.22掲載)

新製品紹介

基調講演/論文発表

論文発表

セミナー参加申込受付中!

  プログラムの機能と特長
ライン
3次元での複雑な地形境界形状モデルが容易に作成でき、メッシュ分割に際しては、要素タイプや要素次数等の設定による規則的メッシュ機能、オートメッシュ機能、、リメッシング等が可能です。弊社別売の「斜面の安定計算」への解析結果の連携が可能です。

■解析種別
定常解析、非定常解析

■解析モデル
  • 2次元平面問題
  • 2次元鉛直断面問題
  • 軸対称問題
  • 3次元問題

■要素構成節点
1次要素 : 三節点三角形要素、四節点四角形要素、八節点六面体要素、四節点四面体要素、六節点五面体要素
2次要素 : 六節点三角形要素、八節点四角形要素、二十節点六面体要素、十節点四面体要素、十五節点五面体要素



図-1.1 要素構成節点の順序

■境界条件
以下に示す7種類の定義、水位変動境界と降雨境界の同時設定が可能です。
  • 水頭既知境界
  • 流量既知境界
  • 点源
  • 浸出境界
  • 浸出禁止境界
  • 水位変動境界
  • 降雨境界

■飽和浸透特性
透水係数の異方性や地層の傾斜が可能です。

■不飽和浸透特性
  • van-Genuchtenモデル(パラメータの同定値入力)による解析
  • 水分特性曲線(ψ-θ曲線)及び不飽和透水特性(θ-Kr曲線)の表入力による解析

■材料パラメータのライブラリを付属
本プログラムでは、10種類の土に関するデフォルト値および「河川堤防の構造検討の手引き」(平成14年7月,財団法人 国土技術研究センター)p.56の不飽和浸透特性のライブラリを付属しています。

■初期条件
  • 圧力水頭が直線分布と仮定
  • 圧力水頭の表入力
  • 体積含水率が直線分布と仮定
  • 体積含水率の表入力

■出力項目
  • 全水頭
  • 流量
  • 含水率
  • 間隙水圧
  • x方向・y方向・z方向の流速
  • 流速ベクトル

■適用範囲   
  1. 広域流域における降雨や湧水などの地下水影響解析
  2. 河川堤防における堤体内の浸潤面および水圧分布の把握
  3. フィルダム堤体の設計計算および貯水池周辺地山の浸透検討
  4. ため池堤体や防災調節池堤体の設計計算
  5. 土留め掘削時のパイピング、ボイリングの検討
  6. 被圧地下水の影響解析
  7. 地すべり地帯の水圧分布状況の解析、ならびに集水井の検討
  8. 河川締切工等の施工に伴う浸透流況変動の検討

■地盤解析シリーズのCIM機能強化
地盤解析シリーズの各種製品は、CIM(Construction Information Modeling)機能をより一層強化し、地形データやUC-1の各種地盤関連製品とのスムーズなデータ連携にも対応しています。
地形データ*.GF1ファイルを使用したデータ連携
弾塑性地盤解析(GeoFEAS)2D Ver.3

柔構造樋門の設計 への変位量連携
「弾塑性地盤解析(GeoFEAS2D)」で解析した地盤変形解析結果(沈下・水平変位分布)を「柔構造樋門の設計」にインポートし、函体縦方向のレベル2耐震照査が可能。
画像をクリックすると大きな画像が表示されます。 画像をクリックすると大きな画像が表示されます。
GeoFEAS2D 柔構造樋門

土留め工の設計 における周辺地盤影響解析地盤のみをモデル化し、壁体変位を強制変位で与えて地盤変形の計算が行える。
地盤の動的有効応力解析(UWLC)Ver.2

斜面の安定計算 への加速度連携
高さ30m程度以上の高盛土におけるニューマーク法の適用に際しては、すべり土塊の応答加速度波形を入力地震動とする必要がある。「地盤の動的有効応力解析(UWLC)」と「斜面の安定計算」のデータ連携により、UWLCでの2次元FEM地震応答解析から求められるすべり土塊の、応答加速度波形によるニューマーク法解析に対応。高盛土・大規模盛土安定計算レベル2地震動の安定計算が行える。
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UWLC 斜面の安定計算
2次元浸透流解析(VGFlow2D)Ver.3

GeoFEAS2D への水位線連携
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VGFlow2D GeoFEAS2D

UWLC への水位線連携
斜面の安定計算 への水位線・ポテンシャル線連携
連携ファイル(*.PRS【水位線】、*.PTN【等ポテンシャル線】)によって、飽和/不飽和浸透流FEM解析結果の反映が可能。 
GeoFEAS Flow3D(浸透流解析限定版)

LEM3D への水位面連携
「GeoFEAS Flow3D(浸透流解析限定版)」の解析結果や、他社製品の解析結果を定型テキストファイルとして「3次元地すべり斜面安定解析(LEM3D)」に取り込むことで、地すべり解析に必要な地下水面を生成し、これを用いた3次元斜面安定解析が可能。
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VGFlow3D LEM3D
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 3次元浸透流解析(VGFlow) プレポスト版

  プログラム概要
ライン
3次元浸透流解析(VGFlow)のプレポスト版ですが、強力なメッシュ作成機能より、汎用の有限要素モデル作成ツールとしても充分にご利用いただけます。


▲基本処理の流れ

  プログラムの機能と特長
ライン
■DEMデータに基づく地形・地層の面メッシュ作成
基準面メッシュ投影機能を用いることにより、基準平面メッシュ作成後に、DEMデータに基づく地形・地層の面メッシュを作成できます。
  

▲基準面メッシュ投影


■ブール演算等を用いた面・立体メッシュ編集
面メッシュ交差部分割機能、ブール演算機能、立体メッシュ切断機能を用いることにより、メッシュ作成後に、面メッシュ・立体メッシュを編集できます。


▲面メッシュ交差部分割


▲ブール演算


▲立体メッシュ切断


■材料パラメータや境界条件の設定
作成した有限要素に対して材料パラメータや境界条件等を設定できます。


▲トンネル坑口部モデル作成例題/解析条件設定


■有限要素データの最適化およびテキスト出力
作成した有限要素モデルの節点番号・要素番号の並びを最適化し、以下の有限要素データをテキスト形式でファイル出力できます。
  • 節点のデータ(座標、境界条件)
  • 要素のデータ(要素タイプ、プロパティ番号、節点番号)
  • 材料のデータ(材料パラメータ)
  • その他のデータ(浸透流解析の水頭既知境界条件に対応)

■ポスト出力項目
  • コンタ図(等ポテンシャル、等間隙水圧、体積含水率)
  • ベクトル図
  • 地下水面図
  • アイソサーフェス(等値曲面)図
  • カーブプロット(コンタ値グラフ表示)
  • サーフィス図(コンター分布を曲面で表現)
  • 断面流量図/数値確認等
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  適用基準及び参考文献
ライン
  • 「改訂新版 建設省河川砂防技術基準(案)・同解説 設計編[T]」 山海堂
  • 「高規格堤防盛土設計・施工マニュアル」 平成12年3月 財団法人リバーフロントセンター
  • 「河川堤防の構造検討の手引き」 平成14年7月 財団法人 国土技術研究センター
  • 「多目的ダムの建設 設計編 昭和62年 (財)ダム技術センター」
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