2016 Fiscal Year Research-status Report
道路舗装の長寿命化を目指した凍上対策工法の高度設計手法の開発
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15K06214
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| Research Institution | Hokkaido University of Science |
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Principal Investigator |
川端 伸一郎 北海道科学大学, 工学部, 教授 (10224833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
亀山 修一 北海道科学大学, 工学部, 教授 (30295894)
石川 達也 北海道大学, 工学研究院, 教授 (60359479)
佐藤 厚子 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(寒地土木研究所), 主任研究員 (80414176)
高見 雅三 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 環境・地質研究本部地質研究所, 研究主幹 (00446353)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 凍上 / 凍結融解 / 置換工法 / 確率凍結指数 / 理論的設計方法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
社会インフラの老朽化対策や長寿命化計画は我が国における喫緊の課題であり，このような課題には多く研究事例が存在する．しかし，寒冷気象下で生じる現象と関連付けてこのような問題を扱った研究は非常に少ないのが現状である．本研究は舗装の長寿命化を目指し，特に寒冷地で生じる凍上現象への対策工法について取り扱うものである．
平成28年度は，100年規模での気温の変動による凍結指数への影響を明らかにし，凍上対策工法としての置換え深さの推定に際して考えられる問題点について整理した．
また，凍結融解作用が粒状路盤材の支持力に与える影響について検討し，支持力低下の程度とそのメカニズムについて明らかにした．
積雪寒冷地において冬期に良好な盛土を施工をするため，室内試験と現場試験を実施し，盛土の変状要因とその対策をとりまとめた．その結果，排水性材料を盛土基盤とすることで水分移動を遮断できること，凍土を適切に処理することで夏期施工と同等の品質を確保できることを明らかにした．
積雪寒冷地で観測される地盤の凍上・融解現象を簡略モデル化した応力変形・熱伝導・飽和－不飽和浸透連成FEM解析プログラムを開発するとともに，当該プログラムを用いて凍上試験の数値実験を行い，試験結果との比較検討により，導入した支配方程式の妥当性や解析パラメーターの設定方法など提案する数値解析手法の適用性について検証した．また，実務設計レベルでの利用を想定し，凍結融解作用を受けるアスファルト舗装の数値シミュレーションを行い，凍上時および融解時の舗装構造の力学挙動を把握するとともに，道路舗装の理論的設計方法を用いて，路床の凍上・融解現象がアスファルト舗装の構造設計に及ぼす影響を評価した．その結果，凍上・融解現象がアスファルト舗装の疲労破壊に強い影響を及ぼすことを明らかにした．
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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
平成28年度は「①車載カメラによる凍上被害調査と画像解析による凍上被害箇所の抽出精度の検証」，「②凍上被害箇所の地盤調査と地盤特性の把握」，「③寒冷気象の地域特性と設計用値の提案」，「④変形解析による路床凍上の影響評価」を計画に挙げている．
①はGPSを搭載した車載カメラの開発を進めており，すでにひび割れ率の算出や画像化に成功している．②は現地の地盤条件と凍上の発生状況について，施工試験などの結果を継続的に収集している．③は凍結指数のデータベースを作成中であり，地域ごとの特性を整理して適した確率分布モデルの選定などを行っている．④は原位置でのデータを収集しながら開発したプログラムの妥当性を検証中である．
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| Strategy for Future Research Activity |
凍上対策工法の設計には，凍結深さと置換率を適切に定めることが重要であり，これらを合理的に決定することで凍上の被害リスクを低減させることが可能となる．
平成29年度は，研究の最終年度として，凍上被害の実態を取りまとめ，確率論に基づく凍結指数の算出法および路床の凍上性を考慮した置換率を示し，合理的な凍上対策工法の設計手法を提案することを目指す．
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| Causes of Carryover |
研究遂行に一部遅れが生じているためであり，今後の研究遂行によって支出される予定である．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
遅れが生じた研究内容については，次年度に実施予定であり，これに関する経費として支出する予定である．
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