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連続スケール間で一貫した最適化を実現する事前落石対策事業スキームの創出

Research Project

Project/Area Number 18J20339
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Natural disaster / Disaster prevention science
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

菅野 蓮華  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords落石対策工 / 数値シミュレーション / 最適化問題 / リスク評価 / 道路防災 / 落石シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

本研究の最終目的は,2つの空間スケール(交通路線全体・単一斜面)を一貫した思想のもとマネジメントできる落石対策スキームの理論的構築,および実際の落石リスクが高いとされる道路区間を対象とした提案手法の適用である.本年度においては,前年度までの研究成果である「交通路線における落石リスク評価および対策工の設計最適化手法」を基に,危険度が特に高い地点のリスク評価精度を高精細シミュレーションモデルの部分的導入によって向上させながら,道路全体の最適解を修正して対策工の費用便益比を改善するスケール間連続最適化の枠組みを構築した.本研究成果により,防災工学分野において計算科学および数理学的な観点に基づいた有用な知見を提案した上で,落石災害対策をより高度化するリスクマネジメント手法の発展に寄与するものと考えられる.

また,目的を達成する上で創出された各成果を以下に記す.第一に,使用する解析モデルの選択が落石の数値シミュレーションに及ぼす影響を評価し,解析規模や目的に応じて適切なモデリングを行うことの重要性を示した.可視化ソフトウェアを活用して本成果を発表した計算工学講演会ではグラフィクスアワード最優秀賞を受賞した.第二に,交通路線全体を対象とした対策工配置の最適化問題をブラッシュアップし,対策予算および交通量の変化に応じて解が導出されることを確認した.実際の道路を対象に,現地の既設対策工や交通量などの情報を反映させて提案手法を適用し,最適解を示すことができた.第三に,単一斜面における対策工の設計最適化手法について,信頼性の高い解を得るため必要十分なシミュレーション回数について議論を深めた.シミュレーション回数を減らすことで落石軌道の斜面水平方向の分散が過小評価されるため,対策工長さの設計に注意する必要性が示された.本成果は国際ジャーナルEngineering Geologyに掲載された.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] A computational design optimization method for rockfall protection embankments2021

    • Author(s)
      Hasuka Kanno, Shuji Moriguchi, Shunsuke Hayashi, and Kenjiro Terada
    • Journal Title

      Engineering Geology

      Volume: 284 Pages: 105920-105920

    • DOI

      10.1016/j.enggeo.2020.105920

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Placement optimization method for rockfall protection structures along a road2019

    • Author(s)
      H. Kanno, S. Moriguchi, K. Terada, S. Hayashi, Y. Isobe, and I. Yoshida
    • Journal Title

      Proceedings of the 7th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk

      Volume: - Pages: 529-534

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] STATISTICAL MODELING FOR EVALUATING THE OPTIMAL PLACEMENT OF ROCKFALL PROTECTION STRUCTURES ON A ROAD2018

    • Author(s)
      菅野蓮華, 森口周二, 寺田賢二郎, 林 俊介, 磯部有作, 岩永昇二
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM))

      Volume: 74 Issue: 2 Pages: I_13-I_21

    • DOI

      10.2208/jscejam.74.I_13

    • NAID

      130007585217

    • ISSN
      2185-4661
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Rockfall risk quantification using numerical simulations and optimal risk reduction for disaster-prone roads2021

    • Author(s)
      H. Kanno, S. Moriguchi, K. Terada, S. Hayashi, I. Yoshida
    • Organizer
      WCCM-ECCOMAS 2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 物理モデルの違いが3次元落石軌道シミュレーションに及ぼす影響2020

    • Author(s)
      菅野蓮華, 森口周二, 寺田賢二郎, 津田悠人, 吉田郁政, 岩永昇二
    • Organizer
      第25回計算工学講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 落石数値シミュレーションを活用した防護土堤の最適設計2020

    • Author(s)
      菅野蓮華, 森口周二, 寺田賢二郎, 林俊介
    • Organizer
      第23回応用力学シンポジウム
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Novel approach to rockfall risk quantification and optimal allocation of protection structures along a road2019

    • Author(s)
      H. Kanno, S. Moriguchi, K. Terada, S. Hayashi, Y. Isobe, I. Yoshida
    • Organizer
      APCOM 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Placement optimization method for rockfall protection structures along a road2019

    • Author(s)
      H. Kanno, S. Moriguchi, K. Terada, S. Hayashi, Y. Isobe, I. Yoshida
    • Organizer
      ISGSR 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 斜面下の落石防護工に関するDEMシミュレーションを用いた設計最適化2019

    • Author(s)
      菅野蓮華, 森口周二, 寺田賢二郎, 林俊介
    • Organizer
      第54回地盤工学研究発表会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 異なる落石規模を考慮した路線のリスク評価および対策工最適配置2019

    • Author(s)
      菅野蓮華, 森口周二, 寺田賢二郎, 林俊介, 磯部有作, 吉田郁政
    • Organizer
      第22回応用力学シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] シミュレーションを用いた道路のリスク評価および落石対策工の配置最適化2019

    • Author(s)
      菅野蓮華, 森口周二, 寺田賢二郎, 林俊介, 磯部有作, 吉田郁政
    • Organizer
      第24回計算工学講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of optimal methodology for rockfall protection walls using discrete element analysis2018

    • Author(s)
      KANNO Hasuka、MORIGUCHI Shuji、TERADA Kenjiro、HAYASHI Shunsuke
    • Organizer
      IS-Atlanta 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] DEM-based Optimal Design of Rockfall Protection Walls2018

    • Author(s)
      MORIGUCHI Shuji、KANNO Hasuka、TERADA Kenjiro
    • Organizer
      The 13th World Congress in Computational Mechanics
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] シミュレーションに基づく路線の落石対策工に関するリスク評価2018

    • Author(s)
      菅野蓮華、森口周二、 寺田賢二郎、林俊介、磯部有作
    • Organizer
      第53回地盤工学研究発表会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] DEMシミュレーションに拠る落石防護工の設計最適化2018

    • Author(s)
      菅野蓮華、森口周二、 寺田賢二郎、林俊介
    • Organizer
      第23回計算工学講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 路線における落石対策工の最適配置評価のための統計モデリング2018

    • Author(s)
      菅野蓮華、森口周二、 寺田賢二郎、林俊介、磯部有作
    • Organizer
      第21回応用力学シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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