Research on Practical Application of Self-healing Ground Improvement Methods for an Era of Frequent Disasters
| Project/Area Number |
23K26198
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| Project/Area Number (Other) |
23H01504 (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 (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 | Kyushu University |
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Principal Investigator |
笠間 清伸 九州大学, 工学研究院, 教授 (10315111)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古川 全太郎 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (70735985)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
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| Keywords | 地盤改良 / 地盤補強 / 自己修復 / 自己治癒 |
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| Outline of Research at the Start |
地盤の深層崩壊や広域同時多発型斜面崩壊などの地盤災害による死者ゼロを目指した地盤防災技術が希求されている。本研究では，自己回復を付与した地盤改良シーズを実務レベルにまで加速・強化して，巨大地震やゲリラ豪雨などにより一旦せん断破壊を受けた地盤が，せん断面を自動的に「治癒・修復」し，3日以内に90%以上のせん断剛性・強度まで「自己回復」する地盤改良工法の実用化を目指す。本技術の開発により，地盤材料は真の粘り強さ「自己治癒・修復・回復性」を有するため，グランドアンカーや部分固化改良などの追加対策が一切不要となり，災害多発時代に向けたメンテナンスフリーな恒久的地盤補強・改良が可能になる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
損傷が生じても自発的に修復する，あるいは簡易な処理を施すことで修復される材料のことを自己修復材料と呼ぶ．近年では，材料の長寿命化や維持管理の簡易化等を目的として，金属，ポリマー，コンクリートなど様々な分野でその研究開発が進められている．地盤工学分野に関しては母材を粘土とした固化処理土において養生初期のせん断により内部摩擦角が増加することがすでに認められている．
初年度においては，養生初期にせん断を受けた固化処理砂に対して一面せん断試験を行い，初期せん断を与えない供試体のせん断強度特性と比較することでその自己修復性を調査した．さらに，実験後せん断面に対し，熱重量-示差熱同時測定(TG-DTA)を行い，セメントの水和反応で生成される炭酸カルシウムと水酸化カルシム含有量から，その自己修復特性を化学的に分析した．得られた成果をまとめると以下のようになる。
1)固化処理砂は初期せん断変位によって強度回復が生じ，その強度回復の程度は初期せん断変位とその拘束圧によって異なる．本実験の範囲ではピーク強度が生じる前までのより大きな拘束圧において初期せん断の導入が強度回復に有効であった．
2)固化処理砂は初期せん断変位により，内部摩擦角と粘着力が変化し，初期せん断1mm では内部摩擦角と粘着力がそれぞれ14.3％，16.2％増加した一方で初期せん断3mm ではそれぞれ6.5％，65.7%減少した．
3)示差熱分析の結果，初期せん断変位によって水和物の生成量が異なり，200kPa のときは初期せん断変位と水和物生成量に相関関係があった．
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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
初年度に予定していた要素試験及び化学分析が順調に終了し，地盤材料の自己回復特性の把握および最適な配合条件が明らかとなった。並行して次年度に予定している振動台実験や模型実験の調整や使用する供試体の準備などを行い，スムーズな次年度への研究に移行できる体制が構築されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度においては，開発した地盤改良技術を液状化対策として実用化するために，岸壁などの土構造物の縮小模型に対して，地震時を想定した振動台実験を実施する。岸壁背後の液状化する箇所を集中的に自己回復地盤材料で改良・強化した地盤を対象に，振動台実験を繰返し実施することで，液状化地盤の変形・損傷状態から回復していく過程を調査し，せん断面が強化されていく挙動を評価する。また，熊本地震による深層崩壊斜面を模擬して，提案技術で補強した斜面と無補強斜面を構築し，最初に地震動により斜面内にすべり面を生じさせ，その後の豪雨によるすべり面の進展・修復状況や降雨浸透に伴う安全率の低減・改善効果を詳細に分析する。これらの模型実験を通して，実スケールでの地盤回復効果を定量化する。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
