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2020 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

Research Project

Project/Area Number 17H03889
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

藤澤 和謙  京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 友部 遼  豊田工業高等専門学校, 環境都市工学科, 助教 (90880005)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords侵食 / 土質力学 / 水理学
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つに取り組んだ.
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.
1)については,上向き浸透流が作用する砂質土の限界掃流力(水流による砂粒子の離脱が始まる掃流力)を実験的に調べ,モデル化を行った.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だけでなく,砂の粘性係数の測定にも成功した.3)については,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,数値解析を実施した.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.

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (24 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (12 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 3 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Evaluation of incipient motion of sand particles by different indirect methods in erosion function apparatus2021

    • Author(s)
      A. Jewel, K. Fujisawa and A. Murakami
    • Journal Title

      Water

      Volume: 13(8) Pages: 1118

    • DOI

      10.3390/w13081118

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 速度型Space-Time有限要素法によるフィルダムの弾塑性地震応答解析2021

    • Author(s)
      坂井孝太郎,藤澤和謙,村上 章
    • Journal Title

      農業農村工学会論文集

      Volume: 89(1) Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ため池における法面保護工の堤体安定性向上効果2021

    • Author(s)
      前田真宏,村上 章,藤澤和謙
    • Journal Title

      農業農村工学会論文集

      Volume: 89(1) Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Mohr-Coulomb-Vilar model for constitutive relationship in root-soil interface under changing suction2021

    • Author(s)
      H. Tomobe, K. Fujisawa and A. Murakami
    • Journal Title

      Soils and Foundations

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Validation of LBM simulation of saturated seepage flow through 3D-printed homogeneous porous medium for fluid-particle coupled analysis2021

    • Author(s)
      T. Kitao, Y. Fukumoto, K. Fujisawa, A. Jewel and A. Murakami
    • Journal Title

      Acta Geotechnica

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical investigation of seepage force acting on interfacial bed particles by DEM-LBM2021

    • Author(s)
      A. Jewel, K. Fujisawa, Y. Fukumoto, A. Murakami
    • Journal Title

      Challenges and Innovations in Geomechanics, IACMAG 2021, Lecture Notes in Civil Engineering

      Volume: 126 Pages: 317-325

    • DOI

      10.1007/978-3-030-64518-2_38

  • [Journal Article] Application of an HMC based approximate method for combined identification of hydraulic conductivity and piping region interface2021

    • Author(s)
      M. Koch, M. Osugi, K. Fujisawa, A. Murakami
    • Journal Title

      Challenges and Innovations in Geomechanics. IACMAG 2021, Lecture Notes in Civil Engineering

      Volume: 125 Pages: 886-894

    • DOI

      10.1007/978-3-030-64514-4_96

  • [Journal Article] Space-time FEM with block-iterative algorithm for nonlinear dynamic fracture analysis of concrete gravity dam2020

    • Author(s)
      V. Sharma, K. Fujisawa, A. Murakami
    • Journal Title

      Soil Dynamics and Earthquake Engineering

      Volume: 131 Pages: 105995

    • DOI

      10.1016/j.soildyn.2019.105995

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] P-y Curves of 2x2 pile group in liquefiable soil under dynamic loadings2020

    • Author(s)
      K. Chatterjee, D. Choudhury, A. Murakami and K. Fujisawa
    • Journal Title

      Arabian Journal of Geosciences

      Volume: 13 Pages: 585

    • DOI

      10.1007/s12517-020-05608-z

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Shape detection of multiple subsurface cavities by particle filtering with elastic wave propagation2020

    • Author(s)
      R. Takamatsu, K. Fujisawa, K. Nakahata and A. Murakami
    • Journal Title

      International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics

      Volume: 44 Pages: 2025-2041

    • DOI

      10.1002/nag.3117

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Novel parameter update for a gradient based MCMC method for solid-void interface detection through elastodynamic inversion2020

    • Author(s)
      M. Koch, K. Fujisawa, A. Murakami
    • Journal Title

      Probabilistic Engineering Mechanics

      Volume: 62 Pages: 103097

    • DOI

      10.1016/j.probengmech.2020.103097

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Bayesian inference of preferential seepage path by gradient-based Markov Chain Monte Carlo2020

    • Author(s)
      K. Fujisawa, M. C. Koch and A. Murakami
    • Journal Title

      8th Japan-China Geotechnical Symposium

      Volume: - Pages: 59-63

    • DOI

      10.3208/jgssp.v08.j44

    • Open Access
  • [Presentation] How to deal with soil erosion under seepage effect2020

    • Author(s)
      K. Fujisawa
    • Organizer
      1st Indo-Japan Webinar Series on Geotechnics for Disaster Mitigation
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hamiltonian Monte Carlo identification of an arbitrary crack extending from the surface into an embankment through elastodynamic inversion2020

    • Author(s)
      M. Koch, K. Fujisawa, A. Murakami
    • Organizer
      The 3rd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems (COMPSAFE2020)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 人工樹脂多孔質体を用いたLBM-DEM 浸透流計算のバリデーション2020

    • Author(s)
      藤澤和謙,北尾朋広 ,福元 豊,村上 章
    • Organizer
      第55回地盤工学研究発表会
  • [Presentation] Mohr-Coulomb-Vilarモデルによるサクション制御下抜根シミュレーション2020

    • Author(s)
      友部 遼,藤澤和謙,村上 章
    • Organizer
      第55回地盤工学研究発表会
  • [Presentation] Simultaneous identification of geometry and hydraulic conductivity of seepage flow field with a piping zone2020

    • Author(s)
      Michael Koch,藤澤 和謙,村上 章
    • Organizer
      第55回地盤工学研究発表会
  • [Presentation] Erosion, dynamic response and parameter identification for soil structures2020

    • Author(s)
      K. Fujisawa
    • Organizer
      The 6th Symposium on Theoretical and Applied Mechanics
    • Invited
  • [Presentation] 速度型Space-Time有限要素法を用いたロックフィルダムの地震応答解析2020

    • Author(s)
      笹川秀徒,坂井孝太郎,藤澤和謙,村上 章
    • Organizer
      2020年度 (第69回) 農業農村工学会大会講演会
  • [Presentation] 不飽和領域におけるDarcy-Brinkman式の理論解2020

    • Author(s)
      嶋田侑治,藤澤和謙,村上 章
    • Organizer
      2020年度 (第69回) 農業農村工学会大会講演会
  • [Presentation] ハミルトニアンモンテカルロ法を用いた逆解析による定常流の透水係数の推定2020

    • Author(s)
      大杉美里,Koch C. Michael,村上 章,藤澤和謙
    • Organizer
      2020年度 (第69回) 農業農村工学会大会講演会
  • [Presentation] 3Dプリンターを利用した粒子―流体計算のバリデーション2020

    • Author(s)
      藤澤和謙,北尾朋広,福元 豊,村上 章
    • Organizer
      2020年度 (第69回) 農業農村工学会大会講演会
  • [Presentation] マルコフ連鎖モンテカルロ法による未知形状のベイズ推定2020

    • Author(s)
      藤澤和謙
    • Organizer
      第10回計算力学シンポジウム
  • [Remarks] 京都大学 農学部 施設機能工学分野

    • URL

      http://www.agrifacility.kais.kyoto-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2021-12-27  

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