2020 Fiscal Year Annual Research Report
Simulation of the life of embankments from the construction process through the long-term in-service period to deformation and failure
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19H00780
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (90508342)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肥後 陽介 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10444449)
松村 聡 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, 主任研究官 (20748305)
海野 寿康 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (50570412)
京川 裕之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60799865)
橋本 涼太 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (60805349)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | X線撮影 / 多孔質体 / 脆弱岩破砕土 / 膨潤 / 浸水崩壊 / 締固め土 / 配位数 / 構成則 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で開発を目指す土構造物の統合的な安定性評価技術は、土構造物（盛土や河川堤防、アースフィルダム）の築造過程から長期供用による風化・劣化過程を考慮するとともに、降雨や地震による変形・破壊挙動まで一貫して再現することを目的としている。2年目は、（１）盛土の築造過程を考慮できる統合的な解析技術の開発と（２）供用後の地盤材料の長期的な風化現象のメカニズムの解明を目的とした検討を継続して研究を進めた。
（１）について、不飽和土の構成則を用いて地盤材料の締固め後の浸水およびせん断による変形破壊現象のシミュレーションを試みた。構成則の定式化については従来から大きな変更は行なっていないが、砂の限界状態線とBeen and Jefferiesの状態変数をもとに状態境界面を導出することで、不飽和粘土と不飽和砂の構成則の統一に成功した。提案モデルを用いた静的締固め後の変形破壊挙動のシミュレーションでは、最適含水比付近で締め固めた土が浸水時の変形もせん断時の強度も最も優れていることを解析的に説明した。
（２）について、脆弱岩の粒子内部の浸水・膨潤・破壊メカニズムを解明すべく、泥岩粒子を球体に理想化した連成解析手法を開発し、膨潤性を表すパラメータと浸水崩壊挙動の関係などについてパラメトリックに数値シミュレーションを実施した。一方、X線撮影を用いた脆弱岩内部の吸水破壊過程に観察については、X線装置に搭載できる載荷を装置を開発して一軸圧縮条件下で浸水崩壊挙動の観測を試みた。
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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
解析技術の開発やシミュレーションの実施などは概ね順調に進んでいる。初年度から実施してきたX線による脆弱岩内部の吸水・膨潤・破壊現象の観察については一部、新たに技術開発が必要になることが判明し、X線撮影により連続的に間隙率および含水比の分布を計測する技術の開発を進めることになった。以上のことから全体としては順調に進んでいると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
構成則の研究開発は概ね順調に進んでおり、現在は共同研究者とともに鋭意、成果公表を進めている。初期値境界値問題の数値シミュレーションについては、締固め時の不均質性などハウスメイドのFEM解析コードを使用して検討してきたものの、プリポストプロセッシングに多大な時間と労力を要するため、開発した構成則を汎用コードに搭載して解析を実施することも視野に入れて検討を進める。既に乾燥あるいは飽和条件では構成則の導入がかなり進んでおり、今後は連成解析や不飽和地盤への拡張も進める予定である。
X線撮影による分析技術については、Lambert-Beerの法則を拡張して間隙率等の物理量の分布を計測する技術を開発する予定である。この手法が実現すれば、本研究だけでなく地盤工学分野に広く適用できる手法になりうると思われるので着実に研究開発を行なっていく予定である。技術が確立されたら脆弱岩破砕土の応答観察に用いて成果をとりまとめる方針である。
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