2018 Fiscal Year Research-status Report
土粒子の三次元配列と間隙径分布に着目した砂質系不飽和地盤の強度推定手法の開発
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17K06561
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| Research Institution | Maebashi Institute of Technology |
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Principal Investigator |
森 友宏 前橋工科大学, 工学部, 准教授 (40552394)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土倉 泰 前橋工科大学, 工学部, 教授 (40236899)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 不飽和土 / 間隙径分布 / サクション / メニスカス水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度の研究では，ガラス板間に水膜を付着させて引張試験を行うことによって，メニスカス水半径とサクション応力との関係を確認した後，土粒子を等粒径の球と仮定したときの，正四面体状に配置された4球間に働く飽和度に応じたサクション応力の大きさを推定することに成功した。本研究により得られた飽和度とサクション応力との関係は，土の強度は最適含水比よりもやや乾燥気味のところで最大値を示すという既知の事実と符合するものであるので，本モデルには相応の妥当性があるといえよう。
本研究から得られた知見の要旨を，以下にまとめる。
(1)土粒子＝球と仮定した場合に，等粒径の時の飽和度とサクション応力の関係をミクロの視点から順解法的に推定する手順を提示することができた。
(2)提示した手法に基づいてサクション応力の推定を行ったところ，等粒径において，飽和度が約56.6％の時にサクション応力の最大値が存在することが示唆された。一般的な土が締固めをうけたとき，乾燥密度が最大の時に最適含水比(一般的な土は飽和度が75～80％)を示すが，強度おいては最適含水比よりもやや小さな含水比で示すという，既知の事実があり，今回推定されたサクション応力と飽和度の関係の結果と符号する結果となった。
(3)「土・地盤」を形作る最小構成単位である「4粒子の土粒子組合せ」において，土粒子間に働くサクション応力を算出する手法が提示された意義は大きい。今後，「土・地盤」の中の土粒子の粒度分布をもとに「互いに接する土粒子組合せ」の存在確率を求めることができれば，「土・地盤」の飽和度に応じた不飽和強度を土の粒度分布から算出することが可能となる。
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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
平成30年度は，球状と仮定した土粒子間に働くサクション応力と飽和度との関係性を，幾何学的な根拠をもとに求めた。また，その結果は実際の地盤材料における強度特性とほぼ同じ傾向を示していることから，平成30年度に示した結果は実際の地盤で生じている物理現象を大枠では正しく表現しているものと考えられる。このことから，本研究の目的は順調に達成されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度は，等粒径の粒子同士の組合せによるモデルのみならず，異粒径同士の粒子の組合せによるサクション応力～飽和度の関係性を整理し，実際の地盤における強度特性と符合するかどうか確認を行っていく。
また，土の数値モデルに関しては，より多くの土粒子モデル（粒状体）を用いた間隙径分布の算定手法を確立すると共に，せん断による正負のダイレーションを的確に表現できるような工夫を行っていく。
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