2021 Fiscal Year Research-status Report
間隙構造に着目した盛土の健全性評価手法と強靱化対策工の提案
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18K04356
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| Research Institution | Hachinohe National College of Technology |
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Principal Investigator |
清原 雄康 八戸工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (20369911)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | しらす / せん断 / 繰返し挙動 / 摩耗性 / 不飽和透水係数 / ベントナイト / 透水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震時など繰返しせん断が生じた時のしらす土粒子特有の性質，挙動解明のために，しらす地山から採取した石分を，供試体形状に旋盤加工した供試体を用いて，土粒子間の拘束圧や水分量と摩耗量（変位，接触面積，拘束圧あたり）の定量的把握や，土粒子単体の圧縮性，体積弾性係数Ksを把握した。また，摩耗に伴う間隙比増加，せん断剛性低下の関係について，簡単な仮定のもとで計算できた。供試体の吸水率(空隙率)は 0.80～1.86(吸水量-g/乾土-g)に対し，摩耗量変化率は 0.0014～0.0095 (g/cm2/m/kPa)であった．さらに面心立法格子と仮定した場合の，繰返しによる累積変位と摩耗量の関係，間隙比の変化を把握した。吸水率が大きく，より多孔質なしらすほど，摩耗量も大きくなる傾向にあった。摩耗により固相と液相で質量交換が生じ，間隙の増加によりせん断剛性が低下し，地震時に斜面崩壊を起こしやすい原因の一つになると考察した．これらの結果は，令和３年度地盤工学研究発表会で報告した。
２００４年（１８年前）にしらすから作製した野外盛土の降雨時浸透挙動の，土壌水分，サクション，雨量，表面流出の測定を2016年に再開，継続し，不飽和浸透挙動の把握，水分特性曲線のヒステリシスを考慮した不飽和浸透解析コードのパラメータスタディーを進めている。
ベントナイトによる，細粒分流失対策については，２０１９年の三軸試験装置を用いた柔壁型透水試験と２０２０年の定水位透水試験結果をまとめた。透水係数は 10-5m/s から 10-7m/s オーダーへと低下した。溶出試験による EC 値の推測から，ベントナイトの地盤深さ方向への捕捉量を定量的に把握出来た。細粒分がない供試体では，ベントナイトの捕捉量は増加する傾向にあり，充填効果を確認出来た。この結果は。，令和３年度土木学会東北支部にて発表した。
１年延期された第16回世界地震会議にて，しらすの繰返し挙動に関する研究成果を発表出来た。
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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
土粒子単体の圧縮性，摩耗性について，概ね定量的な把握ができている。これを考慮した土水連成解析の保存則に基づいた定式化，計算は一応出来るようになった。パラメータスタディーを実施中である。弾塑性構成則（移動硬化則），塑性域に達した後の非線形計算手法などの計算手順確認，パラメータスタディーを進めている。
施工後１８年経過した野外盛土での降雨時浸透挙動について，施工当初より貯留率が低下しており，測定された水分特性は，保水性が低下する方向に変化することが確認された。水分特性曲線の変化を適用可能にした不飽和浸透流解析コードを作成した。そのパラメータスタディーも進行中である。
ベントナイトミルク浸透による盛土浸透抑制効果について，室内試験結果をまとめられた。
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| Strategy for Future Research Activity |
盛土の経年変化に伴う，浸透，保水特性の変化，それらを考慮できるよう作成した不飽和浸透流解析のパラメータスタディを進め，まとめた結果を論文に投稿，報告予定である。
ベントナイトによる盛土表面付近の透水性が低下した場合の予測解析も行う予定である。
しらす土粒子特有の摩耗性，圧縮性を考慮した土水連成解析について，パラメータスタディーをしながら検討を進め，論文に投稿予定である。
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