2018 Fiscal Year Research-status Report
応力発光現象の応用による地盤内部のリアルタイムな応力分布可視化技術の開発
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17K14725
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
近藤 明彦 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 研究官 (80755893)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 粒状体 / 可視化 / 応力発光 / 粒子間接触力 / 応力鎖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、応力発光現象を応用することで地盤内の応力分布をリアルタイムに可視化する新しい計測手法の開発を目的としている。
平成２９年度には、文献調査により適した応力発光材料の検討を行い、ユウロピウムを発光中心としたアルミン酸ストロンチウムを採用した。応力発光材料とエポキシ樹脂を混合した塗料を利用することにより、ガラスビーズに塗布することで作用力の増分に応じて発光する粒子を作成して、キャリブレーションを行った。このキャリブレーションでは新たな知見として、粒子間の接点で発生する強い発光に着目することで粒子間接触力についてもリアルタイムな可視化が可能であることを示した。
平成３０年度にかけて、作成した発光粒子を用いて、二次元断面における単調載荷実験を行った。各粒子や接点から換算された力と供試体の境界に設置したロードセルで計測された力とを比較することで、地盤内の作用力とその分布の検証を行い、定量的に一致することを示した。加えて、載荷速度を調整可能な載荷実験機を製作し、閉端杭の貫入時における先端抵抗と地盤内部で発生する作用力分布の可視化について検討を開始している。試検討において、閉端杭の先端にくさび状の作用力が大きい領域が確認され、二次元断面の実験と同様に載荷過程で一部の粒子と接点が強く発光し、それらが連なったり分岐したりしながら力を伝達する応力鎖という粒状体らしい現象の推移を観察することができた。
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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
これまでに、本研究に適した応力発光材料を選定し、発光粒子を作成してキャリブレーションを実施している。また、新たに粒子間接触力についてもリアルタイムな可視化が本手法によって可能となることを示せている。要素試験として、二次元断面での載荷実験において粒状体内に作用する力の分布とその推移を可視化し、定量的に検証をすることができたので、当初の予定を順調に達成できている。また、作成した発光粒子を用いた地盤工学の問題への応用として、閉端杭の貫入時における先端抵抗を可視化する載荷実験機を製作して動作確認と試検討を実施していることからも、当初の予定通りに進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３１年度では研究のとりまとめとして、閉端杭の貫入時における先端抵抗を可視化する載荷実験により、既往の解析解との比較検証などを実施する予定である。また、この実験においても、粒子や接点のミクロな情報に加え、平均配位数、ファブリックテンソルなどのメゾスケールの情報、マクロスケールな閉端杭の貫入抵抗といったマルチスケールな観点からのメカニズムの検討を実施してまとめる予定である。
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