A study on instability mechanism of granular materials by visualizing effective stress transmission in micro scale
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20K14830
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
KONDO Akihiko 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 主任研究官 (80755893)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 粒状体 / 可視化 / 応力発光 / 有効応力 / 屈折率整合法 / 模型実験 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，粒子単位の作用力状態を発光強度で表す応力発光粒子と屈折率整合法による透明な地盤によって有効応力の推移を粒子単位で可視化することで，力を伝える粒子骨格構造のダイナミクスから地盤の不安定化を解明することを目的とする．令和２年度では，応力発光粒子の作成とキャリブレーション，屈折率整合法による透明地盤での可視化，三軸圧縮試験における可視化と検証を行う．令和３年度では，加振実験における液状化過程の可視化と有効応力伝達過程に着目した地盤内部の不安定化機構を検討する．
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| Outline of Final Research Achievements |
This study aims to elucidate ground instability from the dynamics of the load transmitting inter-particle structure by visualizing the load transmission of microscopic effective stress. In this study, mechanoluminescent-coated particles that emit light in response to mechanical stimulation and transparent particles based on the refractive index matching method were prepared. Pile model penetration tests were conducted in destabilized specimen by controlling effective stress conditions using upward seepage flow. The observed luminescence behavior corresponds to a decrease in penetration resistance with effective stress levels, which showing a stress field process from a microscopic load transmission to macroscopic deformation behavior.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
地盤災害のメカニズム解明において，地盤内の応力状態を知ることは変形や破壊発生前の情報として重要である．特に，有効応力は，地震時の液状化や堤防の浸透破壊に代表される地盤の不安定化を記述する上で欠かせない概念である．しかし，従来の有効応力の計測では，連続体近似した全応力の算定値と間隙水圧計による水圧の計測値の差という要素レベルでの間接的な推定値しか得られず，ミクロな土粒子レベルの有効応力状態は観測できなかった．そのため，本研究では，応力発光現象と屈折率整合法を用いて，有効応力をミクロな粒子単位の作用力から可視化することで，マクロな変形・破壊に至る過程を検討できることを示した．
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Report
(3 results)
Research Products
(1 results)
