2021 Fiscal Year Research-status Report
変形性粒子を含む混合土の圧縮成分とそのモデル化に関する研究
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19K06298
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
木全 卓 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (60254439)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 範之 愛媛大学, 農学研究科, 教授 (00314972)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 変形性粒子 / 混合土 / 圧縮成分 / モデル化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、使用済みの発泡スチロールや廃タイヤなどを地盤材料として有効にリサイクルすることを念頭に、土粒子と違って変形性を有する粒子を含む土塊が圧縮される際の力学的なメカニズムを粒子レベルのミクロな観点から解明し、圧縮量を成分に分けてモデル化することで、リサイクル地盤材料の有効利用に貢献することを目的としている。その際、圧縮成分としては、(1)「粒子自身の圧縮量」、(2)「粒子の変形による間隙部分の圧縮量」、(3)「変形した粒子が側方の間隙に入り込むことで生じる圧縮量」の３つに分類している。
３年目となる本年度も前年度に引き続いてゴム棒とアルミ棒を混合した積層体の一次元圧縮試験を行い、断面の圧縮状況（円柱状の棒なので断面は円になる）を画像解析することにより混合体としての圧縮量を成分に分けて計測・評価することを試みた。具体的には、前年度の研究により上記の圧縮成分(1)と(2)についてはその挙動を概ね予測することが可能になったため、残る圧縮成分(3)について、これを抽出してその挙動を把握することを試みた。その結果、(3)の成分は(1)の成分と同様にゴム棒の混合比に応じてその発生量が増加することが明らかになった。ただし、値としてはゴム棒のみの場合（混合比が最大の場合）でも全体積ひずみの10％に満たないこともわかった。また、混合比が0.33まで小さくなると(3)の成分の発生が極端に少なくなるが示されたことから、モデル化を考える際には混合比がある程度以下になるとゴム棒の影響が現れにくくなる（アルミ棒による骨格が全体の変形を支配する）ことに注意する必要があると考えている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
当初の研究実施計画では、2021年度はより一般的な三次元状態での検討へと研究を発展させるため、三軸圧縮試験を実施してゴムチップ混合体の圧縮特性を明らかにし、そのモデル化について検討する予定であった。しかし、ここまでの研究で得られた結果を分析していく中で、二次元状態においても圧縮成分(3)をいかにモデルに組み込むかが非常に重要であることが明らかになったことから、前年度に引き続いてこの圧縮成分についての詳細な検討を継続することとした。したがって、2021年度も二次元積層体の模型実験を行って圧縮成分(3)に関する挙動の把握に集中したことから、一般的な三次元状態での検討へと研究を発展させることができなかったためである。
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| Strategy for Future Research Activity |
ここまでの研究結果をふまえると、拙速に三次元状態での検討へと研究を進めることは本研究のさらなる発展にとってあまり好ましくないと思われる。よって、今後は当初の研究目的を若干変更し、変形性粒子を含む混合土の二次元状態における圧縮モデルの構築を目指すこととする。その際、これまであまり着目してこなかった変形性粒子のポアソン比が圧縮の各成分に及ぼす影響についても改めて検討をし直す。そのため、2022年度は発泡ゴムや発泡スチロールなど、それ自身が圧縮性を有する材料を用いた積層体模型の圧縮試験を追加し、ポアソン比の違いが圧縮成分(1)～(3)の挙動に及ぼす影響を明らかにする。そして、これまでの研究で求められた圧縮成分(1)，(2)のモデル式が実験結果にどの程度適合するのかを確認するとともに、圧縮成分(3)の挙動を把握してモデル式を考案する。以上により、変形性粒子に起因して付加されるすべての圧縮成分(1)～(3)が求められることになり、これを本研究の最終的な目標とする。
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| Causes of Carryover |
本年度は4万円強の次年度使用額が生じたが、これは、当初に参加を予定していた国際会議（国際ジオシンセティックス学会アジア会議，台湾）が新型コロナウイルスの影響で延期になったことによるものである。したがって、延期後の開催日程である2022年10月（次年度）に繰り越し、国際会議に参加するための経費に使用する。
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Research Products
(2 results)
