2021 Fiscal Year Research-status Report
Development of slope disaster prevention technique by the small-diameter spiral pile for effective use of slopes
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20K04678
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
磯部 公一 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (70452084)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スパイラル杭 / 支持力 / 斜面 / 地すべり / 機械学習 / 危険度評価 / 対策工 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年の太陽光発電設備の建設急増は、発電事業の成立性を確保のため、地盤条件が悪いながらも安価な土地で大規模に施工されるケースや、傾斜地上に建設されるケースなど、地盤や施工条件が悪い現場での施工事例を増やす結果となった。そのため、2014年の桐生市における土砂流出による太陽光発電設備設置斜面の崩壊事例を皮切りに、豪雨・強風被害が年々顕在化している。
本研究では、①現実的な条件下あるいは厳密な管理下における、小径スパイラル杭の複合荷重に対する支持力機構解明、②その支持力機構に立脚した斜面上構造物の支持と斜面安定工の複数機能を有する構造形式の開発、③機械学習による斜面災害危険箇所の回避方法の構築を目的に研究を実施した。
①では、浸透力載荷・サクションコントロール管理対応型の模型杭載荷試験装置を用いて、回転貫入の影響を考慮した小径スパイラル杭の飽和砂地盤における鉛直支持力特性を把握した。その結果、前年度実施した乾燥砂地盤の結果と同様に、スパイラル杭のスパイラーの巻き数増加による貫入抵抗の減少、静的繰返し載荷時における通常のストレート杭とスパイラル杭との支持機構、特に周面摩擦力の発揮機構の違いを明らかにした。また、小径スパイラル杭の複合荷重に対する支持力機構解明をFEM解析で明らかにし、国際ジャーナルへ投稿した。
②では、上記に基づき、斜面上構造物の支持と斜面安定工の複数機能を有する構造形式のプロトタイプを検討した。
③では、前年度実施した札幌市南区、北海道厚真町、安平町、むかわ町の地すべりに対する広域危険度評価の精度をさらに向上させることを目的に、評価地点の周辺環境情報（標高、起伏量、傾斜角、曲率、累積流量）を取り入れた分析方法を試みた。その結果、危険度予測の対象である斜面災害規模に応じて、周辺環境の考慮範囲を決定することの重要性を明らかにした。
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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
①現実的な条件下あるいは厳密な管理下における、小径スパイラル杭の複合荷重に対する支持力機構解明では、浸透力載荷・サクションコントロール管理対応型模型杭載荷試験装置を用いて、回転貫入の影響を考慮した小径スパイラル杭の飽和砂地盤における鉛直支持力特性を把握し、感想品地盤の結果と比較した。これらの成果を、地盤工学会北海道支部技術報告会、地盤工学会全国大会などで発表した。また、小径スパイラル杭の複合荷重に対する支持力機構解明をFEM解析で明らかにし、国際ジャーナルへ投稿した。
②上記の成果に基づき、直杭と斜杭を組み合わせた斜面上構造物の支持に優れた構造形式を検討した。
③機械学習による斜面災害危険箇所の回避方法の構築では、危険度予測の対象である斜面災害規模に応じて、周辺環境の考慮範囲を決定することの重要性を明らかにすることで、予測精度が高く、汎化性能にも優れた機械学習モデルの構築ができた。
以上より、おおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
①現実的な条件下あるいは厳密な管理下における、小径スパイラル杭の複合荷重に対する支持力機構解明では、浸透力載荷・サクションコントロール管理対応型模型杭載荷試験装置を用い、不飽和地盤において同様の載荷実験を実施し，乾燥砂、飽和砂地盤で得られた結果と対比する。
②その支持力機構に立脚した斜面上構造物の支持と斜面安定工の複数機能を有する構造形式の開発では、構造物を支持する斜面の降雨に対する安定性評価に関する模型実験、およびその再現解析を通じて、斜面上構造物の最適基礎構造を提案し、地下水位上昇時および降雨時の斜面安定性を従来のコンクリート直接基礎と比較する。数値解析には飽和・不飽和浸透流解析と剛塑性FEM（RPFEM）によるハイブリッド解析を用い、浸透による影響を考慮した杭の支持力解析により各種地盤、杭および載荷方向に対する支持力を算出する。また、斜面安定解析により降雨による地下水位上昇に伴う地盤のせん断抵抗の低下を考慮し、安全率の変化を求める。
③機械学習による斜面災害危険箇所の回避方法の構築では、構築した各種地盤災害に対する危険度予測手法を、他地域の災害事例へと適用の範囲をさらに広げ、地域性の有無を確認した上で、汎用性の高いモデルの構築に努める。
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Research Products
(3 results)
