| Project/Area Number |
23K20965
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| Project/Area Number (Other) |
21H01423 (2021-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2021-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
海野 寿康 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (50570412)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松丸 貴樹 公益財団法人鉄道総合技術研究所, 構造物技術研究部, 主任研究員 (00425927)
加村 晃良 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80761387)
菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (90508342)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Declined (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 軽石 / 粒子破砕 / 降雨浸透 / 液状化 / 崩壊 / 単粒子破砕試験 / 繰返しせん断 / 中空ねじりせん断試験 / 降雨模型盛土実験 / 破砕モデル / 強風化土 / 斜面崩壊 / 3次元個別要素法 / 数値モデル / 特殊土 / 不飽和土 / 地盤災害 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，世界的に自然災害の脅威が重大化し，特に破砕性土（特殊土）で構成される地盤や土構造物において大規模な崩壊事例が数多く報告されている．火山灰質粗粒土や風化残積土などの破砕性土は，特殊土として国際的にも問題土（Problematic Soil，Unusual soil）として取り扱われる．本研究では，最新装置による要素せん断実験に加え，三次元個別要素法による粉体シミュレーション（数値実験）や数値力学モデル（構成則）の開発，理論に基づく模型載荷実験の実施・検証を通して「砕性土の何が自然災害時に脆弱性を露呈する結果に繋がるか」を実験的・理論的に検討し明確化する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，粒子破砕性や軽い土粒子密度，非塑性細粒分に代表される特殊な性質を有する破砕性土の災害脆弱性メカニズムの把握を行う．
2022年度は，研究2年度であり，破砕性土の代表的な土である火山灰質粗粒土のうち，昨年度同様に軽石に着目した要素力学試験を分担研究機関（宇都宮大）にて実施，粒子破砕とせん断変形挙動の関係性の把握を行った．なお，昨年度の赤玉土（栃木県鹿沼市産）の他，小笠原諸島近海の海底火山によって発生し海洋を漂流した軽石を入手し，その試料も用いて検討を行っている．
なお，2022年度は，特殊土用のせん断試験装置として，2021年度に改良した中空ねじりせん断試験や三軸試験の他，土粒子単体の破砕挙動を観察するための特殊載荷装置として，単粒子破砕試験装置が必要になるか，こちらも2021年度から整備を進め，2022年度に載荷装置，計測装置，観察用機材が揃い本格的に運用を開始した．2022年度は，これら機材を用いて2021年度から継続して，土粒子単体および集合体である土のせん断強度，せん断変形特性の把握を行った．試験対象土は，2021年度同様に研究担当機関が所在する地域に分布する火山灰質土を使用した他，2018年北海道胆振東部地震時の崩壊土砂や，笠原諸島・北硫黄島付近にある海底火山起源の軽石など，全国各地の軽石混じり土を用いて試験を行った．
得られた室内試験結果を基に，数値解析モデルの構築を分担する研究分担者（横浜国大 他）はそれぞれモデルの開発を進めているとともに，数値実験担当者（東北大）が3次元個別要素法を用いて，単粒子破砕試験による粒子単体の破砕挙動の再現，ならびに土単粒子の集合体である土のせん断試験挙動再現を進めた．
以上より得られた成果は，2021年度同様に，研究担当者が所属する地盤工学会や土木学会などの研究発表会やシンポジウム等で発表した．
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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
2022年度は2年目ということで，2021年度実施した内容を継続し，特殊土の粒子破砕性を把握するための特殊せん断試験装置の改良・開発とそれら装置による単調載荷，繰返し載荷試験を行った．得られた成果のうち，試験結果や解析検討結果について，各担当者が学術論文やシンポジウム等にて発表している．
なお，2021年度に見つかった試験条件の修正点について，2022年度にてせん断試験装置を改良したため，前年度よりも多くの良質な実験データを取得することができた．
なお，2021年度に行った振動台実験の結果の他，2022年度実施した降雨模型盛土実験については，土木学会論文集等への投稿を予定している．
要素試験，模型実験，数値実験など各種実験より得られたデータを基に数値解析モデルの構築を2023年度も継続して行う予定である．なお，2023年度にも再度降雨模型盛土実験を鉄道総合技術研究所にて実施する予定であるため，2022年度の成果を踏まえて実施する．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度の要素せん断試験結果を受け，2023年度は継続して精度の高いせん断実験データを取得できるよう要素実験を継続的に実施する．
2022年度および2023年度の要素実験データを基に数値実験の高度化を行い，同様に数値解析モデルの構築を進める．特に2021年と2022年度に実施した実験では，単粒子破砕試験装置を用いた実験を実施し，繰返しせん断試験あるいは単調載荷試験時の粒子破砕挙動と粒子単体の強度の関係を観察し，モデル化や数値実験への各種有益な情報を入手できた．
これら破砕性土の特殊性に関する情報を数値モデルの構築や今後実施する模型実験にフィードバックするとともに，国内の軽石をを含む火山灰質粗粒土，あるいは非破砕の一般的な土との共通点と差異を明らかにしていくことを2023年度に検討していく予定である．
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