2022 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamics of impact force wave in soil due to rock fall: paradigm shift of rock fall protection by using soils
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20H02241
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
前田 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50271648)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロメカニクス / 落石 / トライポロジ / マルチスケール / 個別要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
画像解析を活用した測定を取り入れた新しい衝撃実験によって、土内部の局所的な変形挙動や伝達応力について、いままで見逃されていた現象の可視化に挑戦した。また、従来のように土を連続体レベルだけで捉えるのではなく、粒子レベル、粒子が連なった粒子骨格レベルといったマルチなスケールで観察し、それらの相互作用から緩衝メカニズムを深掘りした。そのために、個別要素法DEM解析も用いた。さらに、衝撃力の緩衝挙動を粒子自体の特性が顕著に表れる粒状体としての性質（粒子性）と波として伝播する性質（波動性）の二重性で捉えた。マルチスケールと二重性に着目した土の緩衝効果メカニズム解明は世界に例のない独創的な試みであり、物理学、衝撃工学、地盤力学、構造力学を跨ぐ学際的研究である。
従来の落石衝撃実験では構造物が主体であり、載荷に伴う土の密度変化や粒子破砕、粒子間に存在する間隙水の量とその速い移動や表面張力の影響については見逃されてきた。これらは粒状体の力学、地盤力学が得意とするところであり、新たに実験方法や測定手法を考案し、多角的な視点から土の緩衝メカニズムの可視化に挑戦した。また、DEM解析により、非円形、非球形の粒子を用い土粒子の滑り・回転や接触力、粒子が連なり応力が集中する応力鎖の発生・消滅、衝撃力の波動挙動の相互作用を定量的に関係付けをした。
落石対策工に作用する外力の評価の精度向上、土を利活用した緩衝層の衝撃応答メカニズムの解明、そして、対策工の長寿命化に効果的な補強方法の提案を検討できた。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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