2018 Fiscal Year Annual Research Report
Microscopic visualization and understanding of internal erosion of geo-materials: Development of experimental technique and particle based numerical method
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16K18146
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
福元 豊 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (60757350)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 内部侵食 / 浸透流 / 個別要素法 / 混相流 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の目的は，貯水池堤体や河川堤防の崩壊といった深刻な地盤災害の引き金となる内部侵食現象を微視スケールで可視化して，それが土中で発生・進行する様子を詳細に把握することである．最終年度は，液浸法にPIV/PTV計測を組み合わせて土粒子と間隙水の挙動をレーザーシート上で2次元的に可視化する模型実験方法（研究A）と3次元的に内部侵食を把握可能とするための粒子ベースの数値計算手法（研究B）について，それぞれの高度化をおこなった．その結果，今年度は以下のような成果がそれぞれ得られた．
研究Aでは，試料作製方法や撮影方法を工夫しながら実験を繰り返すことで，昨年度までよりも固体領域（土粒子）と流体領域（間隙水）の境界が鮮明で精度の高い画像を取得できるようになった．また，層流から乱流に遷移する領域の浸透流を直接的に計測することで，レイノルズ数の大きさの変化にともなう間隙中の浸透流速の分布特性の変化を捉えることができた．浸透破壊の条件での浸透流と土粒子の両方の直接観察も試みたが，同じ撮影倍率の画像から両方の挙動を同時に抽出することは難しく，今後さらなる工夫が必要であることがわかった．
研究Bでは，今年度実施した研究Aの模型実験に対応させた条件での計算を実行するために，多孔質体流れの乱流域までを観察できるような数値解析モデルの導入をおこなった．模型実験の条件を模擬した詳細比較にまでは至らなかったが，今後の発展を見込むことができる進捗が得られた．
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