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Simulation based study on the sand suction caused by erosion of geotextile sheets behind seawall

Research Project

Project/Area Number 22KJ2536
Project/Area Number (Other) 22J20507 (2022)
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022)
Section国内
Review Section Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
Research InstitutionUniversity of the Ryukyus

Principal Investigator

西村 伊吹  琉球大学, 生産エネルギー工学専攻(理工学研究科 工学系), 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2023-03-08 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2024: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2023: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2022: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords防砂シートの経年劣化 / 埋立土砂の吸い出し / 地盤陥没 / 数値解析 / MICP
Outline of Research at the Start

護岸背後盛土における土砂の吸い出し現象は地盤陥没を誘発するため,盛土表面を防砂シートで被い,土砂の外部流出を防止する措置が取られる。しかしながら,シートの経年劣化に伴う吸い出し現象が報告されており,対策工法として大きな問題を抱えている現状がある。また,埋設されたシートの劣化状況を施工後に評価することは困難であるため,シートの経年劣化や吸い出しの状態を評価できる解析技術が必要視されている。本研究では,防砂シートの経年劣化と吸い出し現象,地盤陥没を同時に評価しうるシミュレータを開発し,そのメカニズムを明らかにするとともに,これを抑制するための次世代の盛土保護技術について考究する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は,防砂シートの化学劣化に伴う埋立土砂の吸い出しおよび地盤陥没現象を評価できる数値シミュレータを開発するとともに,微生物を用いた地盤固化技術(MICP)と防砂シートを併用した次世代の環境保全型盛土保護技術の可能性について,シミュレーション工学の観点から検証するものである。2023年度に得られた結果は以下のようにまとめることができる。
(1)防砂シートの経年劣化と土砂の吸い出し・地盤陥没の連成解析:前年度に開発した防砂シートの経年劣化解析を砂の移動解析シミュレータに接続することで,防砂シートの劣化反応と砂の移動をシームレスに解析できる手法を提案した。これにより,防砂シートの劣化度合いと吸い出し量を関連付けることが可能となった。また,本シミュレータを用いた解析から,シートの劣化度合いが小さい場合はシート近傍の土塊が流出するものの,地盤内部に天然のアーチ構造が構築されることで,短時間では地盤陥没に至らないことが分かった。一方で,劣化が激しい場合には,土塊が吸い出され地表面が陥没する結果となった。
(2)MICPによる吸い出し抑制効果の検証:MICPにより護岸背後盛土の吸い出し現象の抑制可能性について,シミュレーション工学の観点から検証するために,(1)で開発した連成シミュレータにMICPシミュレータを接続し,MICPによる地盤固化が吸い出しに及ぼす影響を検証した。結果として,劣化度合いが同程度の場合,MICPを適用したケースでは吸い出し量が大幅に減少することが分かった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

防砂シートの経年劣化と土砂の吸い出し,さらにはMICPによる地盤固化の3つの現象を繋ぐ連成解析手法を提案した。その結果,吸い出し量は防砂シートの劣化度合いに依存し,シートの損傷が激しい場合,すぐさま埋立土砂が吸い出され,地盤表面が陥没することを確認した。一方で,MICPを適用した場合,吸い出しは発生するものの,地盤陥没には至らないことが分かった。
以上のことから,本研究は当初の計画以上に進展していると考えている。

Strategy for Future Research Activity

MICPによる地盤改良効果による吸い出し抑制を評価するためには,微細領域で生じる土粒子の固化を考慮したマルチスケールシミュレータの構築が必要不可欠である。そのため,微視領域の変化と砂の移動を連成させる方法論の確立を目指す。また,本年度得られた成果をまとめ,学術論文・学会で発表していく。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] THE DEVELOPMENT OF EROSION SIMULATION TECHNIQUE OF GEOTEXTILE SHEETS BASED ON REACTION DIFFUSION SYSTEM2023

    • Author(s)
      NISHIMURA Ibuki、MATSUBARA Hitoshi
    • Journal Title

      Japanese Journal of JSCE

      Volume: 79 Issue: 7 Pages: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-00292

    • ISSN
      2436-6021
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ELUCIDATION OF MICP PROCESS MECHANISM OF SHORT FIBER REINFORCED SANDS2023

    • Author(s)
      MATSUBARA Hitoshi、YABIKU Yuto、NISHIMURA Ibuki
    • Journal Title

      Japanese Journal of JSCE

      Volume: 79 Issue: 6 Pages: n/a

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-00328

    • ISSN
      2436-6021
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 防砂シートの化学的劣化に関するシミュレーション研究2024

    • Author(s)
      西村伊吹,松原仁
    • Organizer
      第30回沖縄地盤工学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 石灰岩の溶解に伴う地盤陥没シミュレーション2023

    • Author(s)
      西村伊吹,山田知典,松原仁
    • Organizer
      第15回環境地盤工学シンポジウム
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 加水分解反応による防砂シートの経年劣化シミュレーション2023

    • Author(s)
      西村伊吹,松原仁
    • Organizer
      第58回地盤工学研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 露頭表層における藻類の炭酸塩析出現象に関するシミュレーション研究2022

    • Author(s)
      西村伊吹,松原仁
    • Organizer
      第15回地盤改良シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 微生物活動に起因した露頭表面の固化に関する解析的検討2022

    • Author(s)
      西村伊吹,山田知典,松原仁
    • Organizer
      第35回計算力学講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-28   Modified: 2024-12-25  

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