研究者詳細 - 西山　哲

論文 - 西山　哲

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透水性舗装の都市の熱環境改善効果に関する実験的研究

北山迪也, 大西有三, 西山哲, 矢野隆夫, 山本剛

舗装工学論文集 11 49 - 57 2006年

出版者・発行元：公益社団法人土木学会

近年ヒートアイランド現象の軽減を目的に, 車道に透水性舗装を導入し熱環境を改善しようという試みがなされている. そこで著者らは, 車道透水性舗装による都市の熱環境改善効果について検討するため, 必要不可欠なパラメータである蒸発量を定量的に計測する手法の確立を試みると同時に, 一般国道163号の断面構造を模擬した実物大モデルにおいて夏季に蒸発量, 表面温度および舗装内の温度, 体積含水率等を計測し, 透水性舗装の熱環境改善効果に関して検証を行ってきた. その結果, 提案した蒸発量計測手法が有用であること, また蒸発が透水性舗装の舗装面温度の低減に寄与していることなどが明らかになった.

穿孔データを指標としたトンネル切羽前方の地山評価システムの研究

木村哲, 大西有三, 西山哲, 石山宏二

情報地質 16 ( 3 ) 191 - 198 2005年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：日本情報地質学会

本研究は, 油圧削岩機による穿孔データを利用してトンネル切羽前方の地山を評価するシステムに関するものであり, 当該穿孔データとして, 穿孔速度, 比穿孔エネルギおよびダンピング圧などから地山を評価する方法について考察し, さらにその開発成果を組み込んだシステムを実際のトンネル工事現場において適用し, 支保パターンの選定結果の検証を通して, 本研究の有用性を実証したものである.さらに, ニューラルネットワークによる穿孔データ解析法を開発し, 地山の評価から支保パターンの選定までを自動的かつ客観的に行うシステムの実用化を試みた.同じく, 実際のトンネル工事において本解析手法の妥当性を検証した結果, 経験者と同じ考察力をもつシステムの構築が可能であることが明らかとなった.今後は, これらの成果をさらに発展させることで, 迅速で安全かつ効率的に地山前方の地質状況を判断する穿孔探査システムの実現を図ることができると考える.

DOI： 10.6010/geoinformatics.16.191

単一岩盤不連続面のせん断透水特性に関する実験的研究

矢野隆夫, 大西有三, 西山哲, 齋藤竜平

土木学会論文集 = Proceedings of JSCE ( 792 ) 159 - 174 2005年6月

せん断過程における岩盤の単一亀裂中の水理挙動に関する研究(<特集>地下水)

西山哲, 大西有三, 矢野隆夫, 高橋学, 千葉周平

応用地質 45 ( 6 ) 291 - 303 2005年2月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本応用地質学会

地下空間開発においては, 構造物の機能維持のために, 岩盤内における地下水挙動の評価が必要となる.とくに深部地質を構成する割れ目系岩盤においては, 内在する多数の亀裂のネットワーク構造でその水理特性を考える試みがなされている.そこでは, 対象とする岩盤全体の水理特性は個々の亀裂の水理特性の集積であり, 広域的な水理挙動を推測するために単一亀裂に対する水理モデルが必要となる.本研究は, さまざまな表面粗度の亀裂を有する供試体を用いた一面せん断試験を実施し, 応力場あるいは表面粗度をパラメータとした, 広域の透水場を推測するための単一の亀裂の水理モデルの構築を試みる.また, セルオートマトン原理に基づいた格子ガス法によって, 亀裂の表面粗度というミクロ構造を反映した, 巨視的な透水特性を評価するシミュレーション技術を開発する.この手法は, 流体を仮想粒子に置換し, 当該粒子と亀裂の相互作用というミクロなレベルで, マクロな流体の質量と運動量の保存を考えていくものであり, この手法を用いて, 亀裂の表面構造がせん断透水特性を決定する要因を明らかにしていく.

DOI： 10.5110/jjseg.45.291

Theory of three-dimensional discontinuous deformation analysis and its application to a slope toppling at Amatoribashi, Japan

Jian-Hong Wu, Yuzo Ohnishi, Gen-Hua Shi, Satoshi Nishiyama

International Journal of Geomechanics 5 ( 3 ) 179 - 195 2005年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：ASCE - American Society of Civil Engineers

A three-dimensional (3D) rock slope toppling occurred in a discontinuous rock mass. To simulate the failure process and study the mechanism of this rock failure with contact and large displacement in 3D, a new discrete numerical method has been developed called the 3D discontinuous deformation analysis (DDA). This article first introduces the basic principles and then derives the formulas in detail. Finally, the slope failure simulation is applied as an example to investigate the applicability of this new method to rock slope failure research. The simulation results indicate the advantages of using this new method to study the mechanism of a rock slope failure with 3D behavior. International Journal of Geomechanics © ASCE.

DOI： 10.1061/(ASCE)1532-3641(2005)5:3(179)

精密写真測量技術の斜面監視システムへの適用に関する研究

大西有三, 西山哲, 矢野隆夫, 緒方健治, 松山裕幸

土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 2004 ( 771 ) 187 - 197 2004年9月

記述言語：日本語出版者・発行元：土木学会

本論文はデジタルカメラで撮影した斜面の画像を使って, 当該斜面の挙動をモニタリングするための技術に関する研究を述べたものであり, 具体的にはさまざまな方向から撮影された多数枚の画像によって対象斜面の形状を高精度に復元する技術を利用した監視システムに関するものである. 本研究では, 計測点, カメラおよび画像の幾何学的関係から得られる方程式についての擬似逆行列を使った解析法を考察し, 基準点を設けることなく斜面に設置された計測点間の距離をノルム最小の最小二乗解によって求め, その変化から斜面の挙動を監視する技術についての議論を展開する. さらに本研究による解法の計測精度を定量的に検証し, 斜面のモニタリングへの適用性を考える.

DOI： 10.2208/jscej.2004.771_187

デジタル画像計測法の斜面防災モニタリングシステムへの応用に関する研究(<特集>海外の応用地質)

西山哲, 大西有三, 大津宏康, 矢野隆夫, 龍明治, 李徳河

応用地質 44 ( 6 ) 331 - 340 2004年2月

記述言語：日本語出版者・発行元：一般社団法人日本応用地質学会

アジア諸国の多くの地域では,その地質条件および気候条件から地すべり,斜面崩壊といった斜面ハザードが多発しており,急速な都市開発を背景にしてその被害はますます増大する傾向にある.これらの被害を未然に防ぎ,あるいは被害を最小限に抑えるために斜面の挙動をモニタリングする計測技術の確立は不可欠である.本研究は,デジタルカメラで撮影した画像から,被写体の変形を計測する写真測量の原理を応用した計測法に,測地網に関する幾何学的な拘束条件から基準点を設置することなく計測点の座標値を求める手法と,計測点の座標値などの初期近似値を画像から簡便に求める手法を導入することにより,斜面の変状をモニタリングするのに適した計測法を構築することを試みたものである.本論文では,当手法のための理論開発と実際の斜面を使った実験を通して,簡便な計測によって斜面の挙動を把握できることを実証し,本研究がアジア諸国における斜面ハザードに対して有効な計測法になり得ることを議論する.

DOI： 10.5110/jjseg.44.331

不連続面の空間分布特性に着目した斜面崩壊に伴う社会的損失推定

大津宏康, 大西有三, 伊藤利和, 竹山雄一郎, 西山哲

土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 736 ( 736 ) 231 - 248 2003年6月

記述言語：日本語出版者・発行元：土木学会

本研究の目的は, 実際の国道に隣接する岩盤斜面を検討対象とし, 不連続面分布に関する幾何学的な不確実性を考慮した場合の, 地震に起因する斜面崩壊により発生する損失に及ぼす影響について検討を加えるものである. 具体的には, 不連続性岩盤での亀裂ネットワークモデルを構築するために適用されるモデル化手法を援用し, 露頭で観察される不連続面の統計情報に基づき, 想定される様々な不連続面を発生させ, その不連続面のネットワークにより構成される岩盤ブロック形状を表現するものとした. その結果として, 不連続面の空間分布情報に起因する不確実性は, 岩盤斜面の崩壊による社会的な損失に重大な影響を及ぼすことを明らかにした.

DOI： 10.2208/jscej.2003.736_231

Three dimensional discontinuous deformation analysis (3D DDA) and its application to the rock slope toppling

Jian-Hong Wu, Yuzo Ohnishi, Genhua Shi, Satoshi Nishiyama

Yanshilixue Yu Gongcheng Xuebao/Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering 22 ( 6 ) 937 - 942 2003年6月

記述言語：中国語掲載種別：研究論文（学術雑誌）

Numerical simulations are very important to the disaster preventions in rock slope engineering, and many researchers pay attention to the developments and applications of numerical analysis methods in this field recently, because of the developments of computer science. In order to simulate the behaviors of rock slopes with discontinuities more precisely, the numerical method is required to consider the effects of distributions of discontinuities, terrains, contacts among blocks and the large displacements in three dimensions. In this paper, both the theory of three dimensional discontinuous deformation analysis(3D DDA) and its application to simulate rock slope failure problems are discussed. DDA belongs to the discrete numerical analysis methods, and the contact judgment and contact force computation should be concerned. The contact forces are produced when blocks contact to each other. Usually, normal contact spring is employed to calculate the normal contact forces to prevent blocks from penetrating to each other during contacts, and the normal contact spring is deleted when blocks are leaving. In addition, the failure along discontinuous surfaces can be simulated easily by applying the Mohr-Coulomb failure criterion. The appropriate contact spring arrangement in 3D DDA follows the criterion of no-penetration and no-tension to obtain correct contact forces during contacts. The new approach has been successfully applied to simulate a rock slope toppling at Amatoribashi-nishi site in Japan. The simulation results are quite good in agreement with the video pictures obtained from the field. It is believed that the simulation is very helpful on investigation of the failure mechanism and process, and can provide useful knowledge to study the similar events in future.

トンネルの変形計測のためのデジタル写真測量法の研究

大西有三, 中井卓巳, 龍明治, 西山哲

材料 52 ( 8 ) 1006 - 1011 2003年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：社団法人日本材料学会

Because deformations are important indicators of the degree of stability during construction of rock structures, monitoring of deformation is a key element of observational method in tunnels. Monitoring can also help determine the depth of the loosened zone, movements on discontinuities, in-situ modulus, and other items that may be dealt with in design. We have studied the applicability of digital photogrammetry for monitoring of surface displacements in civil engineering. Digital Photogrammetry is the technique obtaining three dimensional coordinates of an object by means of digital photography. This photogrammetry has the advantage of measuring deformation of an object by some photos with easy measurements and excellent cost performance. Because the linearized equation to analyze the coordinates of object points has some rank defects due to no control points in tunnel, we present constrained least square estimation to measure the displacements without the incorporation of control point configuration. The results of experiments demonstrated that this measurement system could yield high accurate three dimensional coordinates of target points situated on an object. It is also shown that this digital photogrammetry can monitor the displacements of the tunnel accurately along with a capability of real-time measurement because of removal of human skills in measurement tasks.

DOI： 10.2472/jsms.52.1006

垂直剛性一定一面せん断時の岩盤不連続面のせん断挙動

矢野隆夫, 青木一男, 大西有三, 大津宏康, 西山哲, 高木克実

土木学会論文集 2003 ( 729 ) 115 - 130 2003年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人土木学会

岩盤構造物の設計では, 不連続面の力学挙動を把握することが極めて重要な問題となる. 本論文では岩盤不連続面の強度・変形特性を把握するために垂直剛性一定一面せん断試験を行い, その結果を垂直応カ一定一面せん断試験の結果と比較し, 不連続面の凹凸の大きさ, 初期垂直応力σ<sub>10</sub>, 垂直剛性K<sub>v</sub>, および, 母岩強度σ<sub>c</sub>などのパラメータがその面のせん断挙動に与える影響を検討した. さらに, 単一の垂直剛性一定試験の結果より, 不連続面の強度特性が Mohr-Coulomb の破壊規準に従うと仮定した場合の強度定数<i>c</i>, φを推定する, より効率的な方法を提案した.

3 次元不連続変形法 (3D DDA) による岩盤斜面崩落のシミュレーション(<特集>岩石力学)

呉建宏, 大西有三, 門間敬一, 西山哲

材料 52 ( 5 ) 488 - 493 2003年

記述言語：日本語掲載種別：研究論文（学術雑誌）出版者・発行元：社団法人日本材料学会

In this paper, both the theory of Three-Dimensional Discontinuous Deformation Analysis (3D DDA), and its application to simulate rock slope failure problems are discussed. DDA belongs to one of the discontinuous numerical analysis methods, and the contact judgment and contact force computation should be concerned to produce contact forces when blocks contact to each other. It is shown that a normal contact spring is employed to calculate the normal contact forces to prevent blocks from penetrating to each other during contacts. However, the normal contact spring is deleted when blocks are leaving. In addition, the failure along discontinuous surfaces can be simulated easily by applying the Mohr-Coulomb failure criterion. The appropriate contact spring arrangement in 3D DDA follows the criterion of "No-penetration and No-Tension" to obtain correct contact forces during contacts. The new approach has been successfully applied to simulate a rock slope toppling at Amatoribashi-nishi site in Japan. The simulation results are quite in agreement with the video pictures obtained from the field. We believe that the simulation is very helpful on investigation of the failure mechanism and process, which can provide useful knowledge for study such events in future.

DOI： 10.2472/jsms.52.488

ぜい弱地山における穿孔探査法の適用(<特集>岩石力学)

木村哲, 山下雅之, 西山哲

材料 52 ( 5 ) 494 - 499 2003年

記述言語：日本語出版者・発行元：社団法人日本材料学会

In tunnel constructions, heterogeneity of rock bodies such as faults and related fracture zones can be serious problem for safety management, construction planning and excavation costs. Thus, the estimate of geological conditions and rock properties ahead of the tunnel faces is strongly required and several methods of such fore survey have been proposed by many researchers. For this purpose, we have developed "DRISS", the Drilling Survey System, for fore surveys at tunnel faces with higher accuracy, and report here the application of this system to tunnel construction sites. In this paper, we outline our fore survey system, and show the successful fore survey results including the improvement in drilling techniques at the tunnel construction site with soft rocks.

DOI： 10.2472/jsms.52.494

Study on tunneling in rock masses with inclined layers using discontinuous deformation analysis (DDA)

Jian-Hong Wu, Yuzo Ohnishi, Satoshi Nishiyama

10th ISRM Congress 1343 - 1346 2003年

記述言語：英語掲載種別：研究論文（国際会議プロシーディングス）出版者・発行元：International Society for Rock Mechanics

The behaviors and stress distributions of the inclined jointed rock masses with different dip angles obtained from DDA are compared to the results of laboratory tests. By calculating the block stress distributions, it is confirmed that DDA can reproduce the arching around the trap door when lowering the trap door. The shapes of arching change with the angles of inclined layers. In addition, the earth pressures acting on the trap door shows non-symmetrical distributions when the layers are not horizontal. The stress concentration occurs in one side of the rock masses close to the trap door. Furthermore, the surface settlements are also related to the inclined angle, and the loosening zone in rock masses can be different from Terzghi's theory [1]. Since, simulations have good agreements with the laboratory test, it demonstrates the applicability of DDA to explain the mechanical behaviors of tunnel, such as arching phenomenon, non-symmetrical earth pressure distributions acting on the trap door, and the surface settlement profile in the jointed rock masses.

岩盤不連続面の表面形状を考慮したせん断強度式

矢野隆夫, 青木一男, 大西有三, 大津宏康, 西山哲, 水田潤一

土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 722 59 - 73 2002年12月

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人土木学会

岩盤の力学的挙動は, 断層・破砕帯・亀裂等の不連続面のすべり破壊に支配されることが知られている. そして, その不連続面の強度特性を推定する方法として, Barton, Patton の研究に代表されるように, 不連続面自体の凹凸という幾何学的特性の影響に着目した岩盤不連続面の強度推定式が提案されてきた. しかし, これらの提案式の多くは, 定量的に幾何学的特性を反映したものではないという問題点を内蔵している. このような観点から, 本研究では様々な凹凸を有する供試体を対象とした垂直応力一定一面せん断試験結果での強度特性を, その面の粗さを表すために導入した統計的なパラメータと関連付けることにより, 表面形状を考慮したせん断強度式を提案するものである.

DOI： 10.2208/jscej.2002.722_59

PFI建設プロジェクトでの地下リスク評価及び分担に関する研究

大津宏康, 尾ノ井芳樹, 大本俊彦, 大西有三, 西山哲, 黄瀬周作

土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 721 193 - 205 2002年12月

岩盤崩落による社会経済的損失を考慮したリスク評価に関する研究

大津宏康, 大西有三, 西山哲, 竹山雄一郎

土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 708 187 - 198 2002年6月

剛体回転に関する不連続変形法 (DDA) の研究

呉建宏, 大西有三, 大津宏康, 西山哲

応用力学論文集 5 191 - 198 2002年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人土木学会

The separation of rigid body rotation term, r<SUB>0</SUB>, from the other displacement variables is a breakthrough idea in original discontinuous deformation analysis (DDA) formula. Although the original linear displacement function is a fast and efficient method in computation, it loses accuracy when blocks undergo large rigid body rotations. It can be a significant problem especially when solving the problem with high speed rigid body rotation, such as rock fall problem, or the larger time interval is introduced to the problem with rigid body rotation to obtain the results within less computation steps. Up to date, it is only known that the large rigid body rotation can cause free expansion and change the weight of block in the analysis. However, the authors consider that the problem can also affect the contact judgments in open-close iterations and cause wrong contact forces in the computation. In this paper, this problem will be discussed, and a new method named &ldquo;post contact adjustment&rdquo; is developed and applied to the contact computation terms of DDA. After the improvements, the simulation results show better contact computations and block area preservations even when the large rigid body rotation is carried out.

花こう岩のダイレイタンシー異方性について

柳谷俊, 西山哲, 寺田孚

土木学会論文集 1987 ( 382 ) 63 - 72 1987年

記述言語：日本語出版者・発行元：公益社団法人土木学会

We examined the azimuthal distributions of circumferential strain, radial deformation, and <i>V<sub>p</sub></i>, <i>V<sub>s</sub></i>&para;, and <i>V<sub>s</sub></i>&perp; of seismic waves traveling through a specimen of granite as it was deformed to faulting under the uniaxial conditions. All measurements were made within the plane perpendicular to the loading axis. It is concluded that anisotropy in physical properties of granite arises from the inherent microcrack fabric and anisotropic ordered alignment of microcracks extended or produced during loading (dilatancy-induced-fabric). Dilatancy anisotropy is much higher than anisotropy due to the natural fabric. The symmetry of physical properties can be characterized by the symmetry of dilatancy-induced-fabric. Based on the Neumann's principle in crystallography, we can simulate the mechanical behavior of granite with dilatancy-induced-fabric as an orthorhombic crystal.

DOI： 10.2208/jscej.1987.382_63

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