2019 Fiscal Year Annual Research Report
コアレス地盤調査法の開発とデジタル地盤工学への挑戦
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19H00787
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
水谷 崇亮 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, グループ長 (70371763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 圭太 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 (00827347)
小林 泰三 立命館大学, 理工学部, 教授 (10380578)
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)
小濱 英司 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, グループ長 (80371764)
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, 主任研究官 (80755893)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 地盤の微視構造 / X線CTスキャン / 画像解析 / 数値解析 / 3Dプリンティング / ボーリング・サンプリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，原位置地盤内でコア（地盤試料）をX線CTスキャンする「原位置デジタルサンプリング法」の開発と，得られたCT画像をもとに地盤の工学特性を評価する一連の解析手法および土質試験法の確立をめざしている．実際のコアの採取が不要で，デジタルデータを利用したコアレス地盤調査法として「デジタル地盤工学」の試みに挑戦するものである．当初計画に従って，2019年度には原位置デジタルサンプリング法の開発および連成解析手法の開発に着手した．具体的には以下の通りである．
原位置デジタルサンプリング法の要素技術となる持ち運び可能で小型のX線CTスキャナと，当X線CTスキャナを内蔵できる地盤掘削マシンおよび当掘削マシンを駆動する掘削リグを新たに開発，製作した．当年度には，製作したこれらの装置について，基本的な動作確認や試撮影を実施し，2020年度に実施予定の掘削実験に向けて準備を行ったところである．
原位置デジタルサンプリング法で得られるコアのX線CT画像から地盤の力学挙動を解析することを目的として，地盤の大変形領域における計算が可能なMPM（Material Point Method，粒子法の一種）の解析コードを新たに作成した．また，土粒子の形状特性がコアの力学特性に与える影響を評価する試みとして，人工的に作成した多様な形状特性を持つ3Dプリント粒子を用いて基本的な力学試験を実施した．
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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
当初計画に従って，2019年度には原位置デジタルサンプリング法の開発および連成解析手法の開発に着手し，計画通りに遂行した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度には原位置デジタルサンプリング法の開発および連成解析手法の開発を行った．これを踏まえた2020年度以降の研究計画は以下の通りである．
2020年度は，2019年度に開発した各種装置を用いて，模型地盤を対象とした掘削実験を実施する予定である．ここでは，X線CTスキャナを内蔵しない状態で掘削実験を実施し，掘削性能の確認や新たな課題を抽出することを目的としている．また，確認された課題に対して必要な改良を行う予定である．また，X線CT画像から地盤の工学特性を評価する試みとして，引き続き連成解析手法の開発と，画像解析，室内試験による解析的，実験的検討を行う．
2021年度は，過去2年で得られた結果や課題の詳しい分析および総整理を予定している．各種装置において，さらに改良が必要な場合には，これを行う．また，2022年度に実施予定の実証試験に向けて，試験計画の作成および準備を進める予定である．
2022年度は，原位置デジタルサンプリング法の実証試験を実施する予定である．実証試験では，主として地盤の掘削，地中においてコアのＸ線ＣＴスキャン，得られたＣＴ画像を用いた地盤の工学特性評価に関する一連の過程を連続して実施できることを確認する．その後，研究期間の最終年度として研究の取りまとめを行う．
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