2019 Fiscal Year Annual Research Report
土-水境界面における土質力学と水理学の接続による内部侵食現象の解明と予測
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17H03889
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤澤 和謙 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 侵食 / 土質力学 / 水理学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の全体的な目的は，内部侵食に関して，研究の進んでいない水理学と土質力学が関係し合う事象に焦点を当て，それを精査することで，土の侵食を的確に扱うことのできる体系の構築することにある．その中では，土の侵食を扱うための両力学の橋渡しを行うことが学術的な課題であり，具体的なタスクとして次の3つがある．
1) 浸透流が砂粒子の限界掃流力，pick-up rate に及ぼす影響を明らかにする．
2) 流動的に運動する砂質材料のレオロジーを明らかにする．
3) 土の内部侵食シミュレータを開発する.
当該年度は，特に上記の2)及び3)について，重点的に取り組むこととなった．2)については，低拘束圧下における砂質材料のレオロジー（具体的には，砂の表面における材料の圧縮性，摩擦角，流動性に関わる粘性係数）を，粉体の流動性計測装置（平成29～30年度に購入）を用いて実験的に調査した．その結果，拘束圧が1.0kPa以下での摩擦角の計測に成功するとともに，砂の粘性係数の測定にも成功した．また，有限要素法をベースにした土の内部侵食シミュレータ開発を継続的に行った．その中では，飽和領域でのみ成立するDarcy-Brinkman式を不飽和領域にまで拡張し，拡張されたDarcy-Brinkman式を支配方程式に採用して，数値解析を行った．これにより，流体領域の流れと飽和・不飽和浸透流の同時解析を実現でき，水と土が接する場面で発生する水の流れを統一的に解析することに成功した．
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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
本研究課題において，チャレンジングな課題である低拘束圧下の砂のレオロジーを明らかにする実験を問題なく実行できることが確認できた．さらなる実験は次年度の課題となるが，実験の実行可能性を確かめることが出来た点が大きな進捗となった．また，シミュレーターの開発は継続的に進めており，特に問題はない．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度が最終年度となる本研究課題では，これまでに得ることのできた研究成果をまとめ，国際ジャーナルへの掲載を目指し，投稿を行う．また，低拘束圧下での砂質材料のレオロジーに関する実験を継続し，さらなる実験データの蓄積を行う．有限要素法をベースにした土の内部侵食シミュレータ開発については，これまでも継続的に行っており，最終年度も継続する．
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