地盤内深層空洞探知に応用する水みち探索のための地下流水音測定の高度化

• Project/Area Number: 22K18297
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 桑野 玲子 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (80312974)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000); Fiscal Year 2026: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2025: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2024: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2023: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000); Fiscal Year 2022: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
• Keywords: 地盤陥没 / 水みち / 内部侵食 / 空洞 / 地盤内空洞 / 地下流水音

Outline of Research at the Start

地下2～20m程度の深さに存在する地盤内空洞を、地盤陥没に至る前に見つける技術を開発するための基礎研究である。地盤陥没現象は、その規模や場所によっては深刻であるものの、大規模陥没を引き起こしかねない深層部空洞は既存の物理探査法では探知できない。一方、自然に生成する深層部の地盤内空洞の多くは地下の水みちによる地盤の内部侵食によってできると考えられるので、空洞の元となる水みちを特定する探査手法の開発が有効である。地中を流れる水から生じる曝気音を採音する地下流水音測定法を飛躍的に高度化し、多点同時測定を試行することにより地中の水みちの位置、規模、深さを把握できる技術開発を目指す。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、地下2～20m程度の深さに存在する地盤内空洞を、地盤陥没に至る前に見つける技術を開発するための基礎研究である。地盤陥没現象は、その規模や場所によっては深刻であるものの、大規模陥没を引き起こしかねない深層部空洞は既存の物理探査法では探知できない。一方、自然に生成する深層部の地盤内空洞の多くは地下の水みちによる地盤の内部侵食によってできると考えられるので、空洞の元となる水みちを特定する探査手法の開発が有効と考えられる。地中を流れる水から生じる曝気音を採音する地下流水音測定法を高度化し、模型実験およびフィールド調査で、多点同時測定を試行することにより地中の水みちの位置、規模、深さを把握できる技術開発を目指す。
多点地下流水音探査のためのセンサ開発が外的不可抗力により大幅に遅れたため、今年度は地下流水音探査以外の方法で深層部空洞を同定をする方法を模索した。弾性波の反射に着目する方法を試行した他、電気探査の導入・準備を始めた。地下流水音探査のためのセンサ用部品は以前として入手困難であるものの、徐々に流通してきているので、並行してセンサ開発も試みている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

地下流水音の多点同時測定のために、センサ開発が必要であるが、国際情勢のためセンサ材料の調達が困難であり、開発が大幅に遅れた。代替の方法で空洞探査を試行しているものの、当初想定していた通りには進んでいない。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、模型実験・現地調査による地下流水音の基本特性の把握を進めると共に、地下流水音の特性を踏まえたセンサ製作を実施し、多点同時測定システムの開発へとつなげる。
センサ材料の調達に遅れが生じているが、調達可能な材料を中心に試作を試みる。

Research Products

• [Journal Article] Effects of seepage flow on liquefaction resistance of uniform sand and gap-graded soil under undrained cyclic torsional shear (2023)
  • Author(s): Chitravel Sanjei、Otsubo Masahide、Kuwano Reiko
  • Journal Title: Soils and Foundations Volume: 63 Issue: 5 Pages: 101363-101363
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2023.101363
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Influence of density on the post-suffusion behavior of gap-graded sand with fines (2022)
  • Author(s): Bedja Mehdi、Umar Muhammad、Kuwano Reiko
  • Journal Title: Soils and Foundations Volume: 62 Issue: 3 Pages: 101159-101159
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2022.101159
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Effects of internal erosion on the cyclic and post-cyclic mechanical behaviours of reconstituted volcanic ash (2022)
  • Author(s): Chitravel Sanjei、Otsubo Masahide、Kuwano Reiko
  • Journal Title: Soils and Foundations Volume: 62 Issue: 2 Pages: 101111-101111
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2022.101111
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Post-erosion mechanical responses of internally unstable gap-graded soil under drained torsional simple shear and triaxial compression (2022)
  • Author(s): Chitravel Sanjei、Otsubo Masahide、Kuno Makoto、Kuwano Reiko
  • Journal Title: Soils and Foundations Volume: 62 Issue: 6 Pages: 101224-101224
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2022.101224
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 地下流水音の周波数解析による水みち三次元同定のための基礎検討 (2023)
  • Author(s): 佐藤彬、桑野玲子、久野洵
  • Organizer: 第58回地盤工学研究発表会
• [Presentation] 土供試体内を伝播する振動の内部減衰特性 (2023)
  • Author(s): 原佑太郎、桑野玲子、久野洵
  • Organizer: 第58回地盤工学研究発表会
• [Presentation] 弾性波伝播特性に着目した深部空洞探査可能性の検討 (2022)
  • Author(s): 唐崎遥平
  • Organizer: 第57回地盤工学研究発表会