2021 Fiscal Year Annual Research Report
Failure mechanism for gravel mixed soil due to bucket excavation and estimation on its shear strength parameters
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19K04592
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
里見 知昭 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (80588020)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | バケット掘削 / 礫混じり土 / せん断強度定数 / フォースセンシング / 掘削抵抗力 / 掘削実験 / 一面せん断試験 / クーロンの破壊基準 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は当初の計画に基づき，礫混じり砂質土におけるバケットに作用する抵抗力から土のせん断強度定数（粘着力，内部摩擦角）を推定するため，(1)重回帰分析を「用いる」方法と(2)重回帰分析を「用いない」方法を提案した．各方法の主な成果は，以下のとおりである．
方法(1)については，バケットに作用する抵抗力から得られる特徴量を分析し，掘削仕事量と波の大きさの標準偏差を説明変数にして，粘着力と内部摩擦角を推定するモデル式を重回帰分析で構築した．その結果，一面せん断試験による実測値と概ね同じ値で推定可能なモデル式を構築できた．よって，細粒土だけでなく礫混じり砂質土の場合でもバケット掘削から地盤の強度を推定できる可能性を見いだすことができた．
方法(2)については，掘削抵抗力の各波に対してせん断応力と垂直応力を求めて，せん断応力～垂直応力関係にクーロンの破壊基準を適用することで粘着力と内部摩擦角を求める方法を提案した．本方法は，バケットに作用する抵抗力の変動をせん断層の生成のみによって生じると仮定しており，せん断応力と垂直応力にフィッティング定数を乗じることで対応した．その結果，粘着力は概ね精度良く推定できたが，内部摩擦角は礫含有率が30%を超えると推定精度が低くなった．このように，本方法はいくつかの仮定を設けており，方法(1)の回帰モデルに比べると推定精度は低いものの，バケットに作用する抵抗力から算出されるせん断応力と垂直応力を定数倍に調整することで，土のせん断強度定数を簡便に推定できる可能性を示すことができた．
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