| Project/Area Number |
19K04592
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
Satomi Tomoaki 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (80588020)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 地盤情報施工 / バケット掘削 / 力覚 / 礫混じり土 / 掘削実験 / X線CT / 地盤強度 / クーロンの破壊基準 / せん断強度定数 / フォースセンシング / 掘削抵抗力 / 一面せん断試験 / 情報化施工 |
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| Outline of Research at the Start |
土砂災害復旧には無人化施工が不可欠であるが，建機に搭載されたビデオカメラの映像からは地盤強度が分からないため，有人施工と比べて効率が悪い．応募者は，物体と接触したときに感じる力覚に着目し，細粒土を対象にバケット掘削から地盤強度を推定する可能性についての研究を行ってきた．しかし，バケットによる地盤強度推定技術を開発するためには，実地盤のような礫混じり土の掘削破壊メカニズムの解明が不可欠である．そこで本研究では，その破壊メカニズムを掘削実験とシミュレーションで解明して，バケットを応用した地盤強度推定法の開発を行う．
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| Outline of Final Research Achievements |
Unmanned construction is required for sediment disaster reconstruction work, and thus understanding a ground strength is significant to improve the work efficiency. To develop a ground strength estimation method using an excavator bucket, the present study investigated bucket excavation of soil mixed with gravel, which has been overlooked in terramechanics research dealing with mechanical interaction between soil and construction machinery. Specifically, this study clarified the effects of gravel on the relationship between soil failure patterns and change in excavating resistive force by bucket and ground strength through two-and three-dimensional and X-ray CT excavation tests and low confining pressure typed box shear tests. In addition, this study proposed a method for estimating shear strength parameters using the resistive force acting on the bucket.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
災害復旧作業での安全性確保の観点から無人化施工のニーズが高まっている。しかし，現状は車載カメラの画像に頼っているため，有人施工と比べて効率が悪い。よって，「機械で掘削しながら地盤の強度を評価する」という新しい観点が不可欠である。しかし，バケット掘削における実地盤のような礫混じり土の破壊メカニズムは明らかにされていない。そこで本研究では，掘削実験と低拘束圧中型一面せん断試験を通じてバケットに作用する抵抗力の変化と地盤強度との関係に及ぼす礫の影響を明示した。そして，掘削抵抗力を用いた地盤強度推定法を提案できたことは，無人化施工の効率向上に貢献する技術の開発につながると期待される。
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