2020 Fiscal Year Research-status Report
Establishment of mechanics evaluation method for integrity of embankment structures for long life
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20K04692
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| Research Institution | Fukushima National College of Technology |
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Principal Investigator |
金澤 伸一 福島工業高等専門学校, 都市システム工学科, 准教授 (20580062)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 不飽和土 / 盛土構造物 / 築造解析 / 降雨継続時間 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年，気候変動による突発的豪雨によって盛土や河川堤防に代表される土構造物の崩壊事例が数多く報告され，毎年のように土砂災害に対する危険に苛まれているが，その崩壊に対する要因分析やメカニズムは十分に解明されていないのが現状である．土構造物の強度・変形特性は，降雨などの水理特性によって挙動が大きく変わることは広く知られている．また豪雨などの外的作用を要因として，その機能の低下が懸念される構造物も少なくない．そういった状況から，土構造物の安定に対する外的評価システム構築の必要性が求められている．そこで本研究では，築造から供用後に至るまでの降雨による内部の応力挙動の変化と，その後の断続的豪雨に伴う浸透による盛土崩壊メカニズムを実験と解析によって表現することで，土構造物が破壊に至るまでの降雨量と継続時間との関係を明らかにし，長寿命化を見据えた土構造物の長期供用過程での力学挙動の変化を定量的に評価する手法を構築する．
本年度は，所定の盛土品質を満足する管理方法を決定するため，築造時の施工とその手法が最重要項目であると考え，締固め挙動とその特性に関して土/水/空気連成解析によって静的シミュレーションを試みた．その結果，不飽和土の締固め試験で得られる締固め曲線と同様，各含水比で乾燥密度の解析値が分布し，最適含水比を持つように乾燥密度の解析値がピークとなることが確認された．また，締固め速度の違いにより，要素内部に封入される間隙空気に差が生じるため，締固め度合いに違いが出ることも確認された．次に，盛土の初期応力の推定に関して，盛立て後の斜面掘削による応力解放を反映し実施工に則した解析を実施するため，解析コードの拡張を実施した．
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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
当該年度の研究目的は，①締固め挙動と，その特性に関して，土/水/空気連成解析によって静的シミュレーションを試みる．②築造時の実施工に則した初期応力推定手法を確立する．この2点である．
その結果，①締固めにおいて，最適含水比を持つように乾燥密度の解析値がピークとなることが確認された．また，締固め速度の違いにより，締固め度合いに違いが出る（間隙空気の影響）ことも確認された．②盛土の初期応力推定に関して，盛立て後の斜面掘削による応力解放を反映し実施工に則した解析を実施するため，解析コードの拡張を実施した．
本研究で用いる土/水/空気連成解析コードの適用範囲について十分な知見を得ることができ，一連の成果を得た．
以上のことから，概ね順調に進展していると判断できる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，盛土を想定した築造シミュレーションを行う．その際，盛立て後に斜面掘削することで実施工に則した解析を実施し盛土の初期応力状態の推定を行う．また，築造シミュレーション時の施工スピードが，施工中・施工後の盛土内部の応力変化にどのように影響を及ぼすかを解析的に明らかにするとともに，盛土の施工過程・施工完了時の状態が，初期条件からどのような影響を受けるのか考察を与える．もちろん，施工完了後の盛土の強度，変形も定量的にまとめる．
さらに，盛土構造物は供用開始から長期にわたって安全性が必要である．そのため，盛土築造後の降雨を考慮した長期変動解析を行い，盛土の品質変化を明らかにし，経時変化する盛土の強度，変形を定量的にまとめる．
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