2016 Fiscal Year Research-status Report
膨潤性鉱物を主体とした地盤材料を記述するための土質力学の再構築
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16K14307
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
小高 猛司 名城大学, 理工学部, 教授 (00252271)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 膨潤性粘土鉱物 / モンモリロナイト / ベントナイト / 有効応力 / 三軸試験 / サクション / 飽和度 / 不飽和土 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
放射性廃棄物処分において緩衝材として使用される予定のベントナイトは，膨潤性粘土鉱物であるモンモリロナイトを主材しているため，土粒子非圧縮を前提として構築されている旧来の土質力学の枠組みでは力学挙動を記述することは困難である。本研究では，不飽和から飽和への遷移過程での高密度ベントナイトの力学特性を合理的に説明するため，種々の含水率と圧力条件，温度条件下でのベントナイト粒子の状態を詳細に把握し，ミクロスケールでの土粒子の体積変化を取り入れた質量保存則を検討しつつ，膨潤性鉱物に対して有効な「有効応力」を検討する。研究初年度の平成28年度は，不飽和状態のベントナイト供試体の三軸試験も実施し，各種の含水状態における高密度ベントナイトの力学特性の評価を行った。その際，不飽和供試体では供試体中に存在する気相の体積変化を正確に計測することが変形特性を把握する上で必要不可欠であるため，本研究では，2重セル構造の不飽和対応三軸試験装置を用いて供試体の体積変化を精密に計測し，高密度ベントナイトのダイレイタンシー特性を照査した。その結果，低飽和度の供試体では，非常に大きなせん断強度を有する一方で，急激なひずみ軟化挙動を起こす脆性的な破壊挙動を示すことが明らかになった。その際，ダイレイタンシー挙動は，正のダイレイタンシーを示す過圧密粘土的な挙動を示した。一方，飽和度の上昇とともに，せん断強度の低下，ひずみ軟化の緩和，ダイレイタンシー特性の変化が見られ，正規圧密粘土的な力学挙動に徐々に変化することが示された。また，各飽和度の供試体のサクションを計測することにより，サクションと力学特性との関連についての検討を行った。
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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
実験的な研究については，多くの実験データが蓄積されつつあり，順調に研究が遂行している。ただし，研究初年度は実験的研究に注力していたことから，実験で得られた各種のデータを用いたモデル化並びにシミュレーションを含む，理論的な検討については，やや遅れている側面があるが，大きな問題ではない。
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| Strategy for Future Research Activity |
概ね順調に研究が進行しており，前年度に引き続いて各種の実験的研究を進める。一方，若干遅れ気味の理論的検討に関しては，前年度の遅れをカバーするように研究を遂行する。
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