X線CTによる破砕進行メカニズムの解明と破砕性地盤の工学的分類

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K18117
• Research Institution: Port and Airport Research Institute
• Principal Investigator: 松村 聡 国立研究開発法人港湾空港技術研究所, その他部局等, その他 (20748305)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 破砕性土 / X線CT / 画像解析

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，微視的な構成粒子レベルの破砕現象が巨視的な地盤変形にどのように寄与するのかを，X線CTにより得られる画像情報から解明するとともに，原位置の外力および自然環境条件下で引き起こされる多様な破砕形態に基づく新たな破砕性評価手法を確立し，我が国に広く堆積する破砕性地盤を工学的な観点から分類することを目的としている．
初年度には，スレーキング現象を対象として，乾湿繰返しにより供試体内の粒子が細分化する前後で，X線CT撮影を実施した．得られた２組の３次元画像を解析し，スレーキングによる粒子数の増加や粒子形状の変化を捉えることを試みた．破砕現象による影響，各粒子の変化を画像解析から明らかにすることによって，これまでの粒度変化というスカラー値による破砕性評価だけでなく，形状変化等新たな評価指標に基づく検討が可能になる．これにより，より破砕の実現象に即した破砕性評価が可能になると考えられる．
一方，所定の試験条件のもとで変位する各粒子の動きをX線CT画像上で追跡するための粒子追跡プログラムの作成を行った．これは，各粒子の変位および供試体のひずみ場を知ることに加えて，無数の粒子を含む供試体内から破砕粒子を特定するために不可欠な解析手法である．
X線CT用温度制御型一面せん断試験装置を開発した．せん断箱の両上下端には，温度制御用冷却液が循環する部屋が設けられており，任意の温度履歴を与えることが可能となっている．初年度には，本装置を用いて，予備試験を実施したところである．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

複数の外力条件を想定して，初年度には，X線CT用温度制御型一面せん断試験装置とX線CT用杭貫入装置の製作を予定していたが，後者については着手できていない．一方，次年度に予定した粒子追跡プログラムの作成を初年度に概ね達成できたため，全体として順調に進展していると言える．

Strategy for Future Research Activity

当初，実験をおよそ終えた後，画像解析（粒子セグメント化，粒子追跡プログラム等）および数値解析プログラムの開発および解析を予定していた．しかしながら，実際には解析の適用性，妥当性を確認しながら実験を進めることがより効率的であると考えられたため，解析に係る作業については前倒しして実施している．そのため，実験に関しては，やや遅れ気味であるものの，装置および解析プログラムの開発を優先し，全ての必要なツールを準備した上で，丁寧な本実験と，妥当な解析を行うことをめざす．

Causes of Carryover

初年度予定した実験装置の開発と次年度予定した解析プログラムの開発の順序が入れ替わり，費用を要する実験装置の開発が次年度になったため．

Expenditure Plan for Carryover Budget

初年度予定した実験装置の開発を，次年度に行う予定である．