地盤が液状化に至る変相メカニズムの解明とその解析手法
| Project/Area Number |
21J15851
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
栗間 淳 京都大学, 防災研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2021-04-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 液状化 / 飽和土三相系 / 地盤の運動方程式 / 地盤工学 |
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| Outline of Research at the Start |
液状化した地盤が側方に大きく変位することで，土木構造物に被害が生じることがある．地盤は液状化に至る過程で固体から流体へ変相し，流体のような挙動を示すことで大変位すると考えられる．一方で変相過程の力学的なメカニズムは未解明な点が多い．また，現在広く用いられている液状化解析手法は，液状化の発生を推定することは可能であるが，地盤の大変位を正確に推定するに至っていない．本研究では，地盤の変相過程のメカニズムは実験を通して明らかにし，そのモデル化を行うことで，液状化の発生から地盤の大変位を解析できる手法の開発をする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和４年度の研究では，飽和土三相系を考慮した弾塑性モデルの開発とリングせん断試験による液状化試験を行った．
飽和土三相系モデルに基づいて，液状化時の剛性回復と劣化を表現するモデルを提案した．繰り返し中空ねじりせん断試験の再現解析を行い，サイクリックモビリティ時の特徴的な挙動が再現できることを示した．また，相変化によるモデリングにより，既往の弾塑性モデルで累積塑性ひずみを用いて表現されていた流動時の剛性低下が精度良く再現できた．
外壁が透明なアクリルのせん断箱を有するリングせん断機による非排水繰返し載荷試験を実施し，粒子の運動と過剰間隙水圧やせん断変位などのマクロな力学特性の関係を考察した．粒子の動きは動画解析を用いて求め，せん断帯付近で粒子の回転運動と鉛直運動（ダイレイタンシー）との対応が確認でき，鉛直運動と水圧の増減のタイミングに関係があることを示した．
飽和土三相系に基づく支配方程式を用いて，液状化した地盤の変相過程を解析し，弾塑性構成則の改良により，固体から液体への相変化を間隙率の変化で表現することが可能になった．これにより，三軸試験の再現解析で液状化時の特徴的な挙動を再現でき，再液状化などの解析への応用が期待できる．また，リングせん断試験を通じて液状化にいたるまでの粒子運動および，流動現象時の粒子運動を正確に把握できる可能性がある．
今後の研究では，提案したモデルをさまざまな実験データや現場データに適用し，モデルの適用範囲や限界を明確にする．また，提案モデルを用いて液状化の予測精度を向上させることで，地盤改良技術や基礎設計の最適化に貢献できることを目指す．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(15 results)
