| Project/Area Number |
23K19145
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0303:Civil engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
太田 遥子 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (30983176)
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| Project Period (FY) |
2023-08-31 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 圧力パイプライン / 屈曲部 / スラスト力 / 受働抵抗力 / 数値解析 / 模型実験 |
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| Outline of Research at the Start |
近年の災害リスク増大や老朽化を背景に，長延長の埋設パイプラインの効率的な補修・補強が求められている．構造的弱部である屈曲部を集中強化するためには，まず屈曲部の安定性評価が重要となるが，スラスト力を受ける圧力パイプライン屈曲部の力学挙動，特にスラスト力に対する周辺地盤からのスラスト抵抗力の発現機構は未だ解明されていない．本研究では，数値解析と模型実験の組み合わせにより，埋設パイプラインの屈曲条件が周辺地盤からのスラスト抵抗力に与える影響について明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和5年度は，数値解析による管周辺地盤の力学挙動の再現に向け，3次元個別要素法による解析モデルの開発に取り組んだ．特に当解析手法による管路および地盤挙動の再現性を確認するために，既往研究データのある直管を対象とした数値解析を実施した．幅1000 mm，奥行100 mmのモデル地盤内に，直径約100 mm，長さ約100 mmのモデル管を埋設し，水平方向に一定速度を負荷した．本解析により，モデル管に作用する地盤からのスラスト抵抗力や周辺地盤および管路の変位挙動等を得た．既往研究で実施された模型実験結果との比較から，本解析手法により，管路や地盤の力学挙動は定性的に再現できることが確認できた．さらに，モデル管に作用する地盤からの抵抗力分布など，模型実験からは取得が容易ではない結果についても本解析から得られることがわかった．また，管表面の凸条件を変化させた場合の数値解析も実施し，管路の粗度条件がスラスト抵抗力へ与える影響についても検討した．
当該年度では数値解析と並行し，模型実験装置の作製に取り掛かった．既往研究の多くは，模型管に変位や荷重を与えることでスラスト力を受ける管路挙動を再現しているが，本研究ではより実際の条件に近づけるため，模型管に内水圧を負荷することでスラスト力を発生させる機構とした．予備実験として，直径30 mm，屈曲角度90度の模型曲管に内水圧を段階的に負荷したところ，今回作製した模型実験装置を用いることで，理論値とおおむね一致するスラスト力が発生することを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度で作成した解析モデルを用いることで，既往研究で示されている管周辺地盤の力学挙動を定性的に再現できることがわかった．このことから，本解析手法により得られる結果の妥当性を確認することができ，さらに今回の解析結果から次年度以降に実施予定の曲管を対象とした数値解析に繋がる様々な情報を得ることができた．また，模型実験では，曲管にスラスト力を作用させ，またスラスト力作用時の管路挙動を再現できる装置を作製できたことから，次年度実施予定の本実験に向けた準備は着実に進行している．以上のことから，おおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和6年度は，引き続き直管を対象とした数値解析を実施する．令和5年度に明らかとなった課題を基に，解析モデルの改良を進める．さらに，曲管を対象とした解析の実施に向け，解析モデルの開発を進める．模型実験では，令和5年度に作製した装置を用い，予備実験として模型曲管を地盤内に埋設した際の管路および地盤挙動を確認する，予備実験結果から実験装置上の課題を抽出した上で，装置を改良し，本実験を実施する．最終的には，数値解析と模型実験の結果を総合し，曲管周辺地盤からのスラスト抵抗力の発現メカニズムや曲管の屈曲条件がスラスト力へ与える影響について取りまとめる予定である．
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