2020 Fiscal Year Research-status Report
スレーキングが生じた盛土の内部浸食メカニズムと劣化シナリオの解明
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20K14820
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加村 晃良 東北大学, 工学研究科, 助教 (80761387)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 盛土 / スレーキング / 内部浸食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）スレーキングが問題となっている東北地方の高速道路盛土および近傍斜面において，調査・サンプリングを実施した。盛土の母岩試料を採取し，土試料化して各種室内試験を実施した。スレーキングを室内レベルで再現するための給排水繰返し試験を新たに提案し，粒度分布の変化を要素レベルで捉えた。その結果，高飽和度領域で給排水を繰り返してもスレーキングは進行しないが，低飽和度領域まで含めて乾湿履歴を受けると，有意にスレーキングが進行して細粒分が生成されることが明らかとなった。
２）盛土の劣化シナリオの検討や数値解析の検証に用いるため，１）の試料を用いてスレーキング前後での土要素の強度や変形特性の変化を評価した。その結果，給排水履歴を受けた試料は，非排水せん断強度が低下するとともに，せん断剛性も小さくなることが示された。このことは上述のスレーキングの進行に伴う細粒分の生成と深く関連しており，相関性の定量化が今後の課題である。
３）現地計測との対応をとるため，土要素に対するせん断波速度の計測も併せて実施した。その結果，スレーキングの進行は，せん断波速度の変化として明確に現れることも明らかとなった。この観点は，本研究の成果について，現地での計測・検証を可能にさせるため有意義な成果であるといえる。ただし，現場計測との具体的な対応評価も今後の課題である。
４）スレーキングに伴う粒径変化後の土要素を対象として，粒径比を用いた考え方により大小粒子が混在する3次元個別要素法のモデルを構築した。次年度以降は，これら試験結果と数値解析モデルをベースに，研究を進めることが可能である。
５）上記研究成果の一部は，年次報告レベルではあるが学会で発表した。
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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）スレーキングによる粒度分布の変化を捉えるための室内試験は，概ね計画どおり実施できた。従来の試験法だけではなく，盛土の現実的な給排水履歴に対応するような試験法も新たに提案し取り入れることで，盛土の劣化シナリオの検討を効果的に進めることが可能となった。
２）地盤材料のスレーキングが盛土の内部浸食にどのように影響を与えるかを解明するためには，スレーキングの度合いと力学特性の変化，そして地下水の影響を含めた挙動を評価する必要がある。１年目の成果としては，この検討に資する，土要素としての物性変化および力学挙動の変化を捉えることができたことから，本研究は概ね順調に推移しているといえる。
３）２年目に予定している数値シミュレーションの本格実施へ向け，実験結果を踏まえた基本的な検討モデルを３次元個別要素法で用意できた。スレーキングの影響を受けた地盤材料の物性を表現しつつ，盛土内の各種応力状態や地下水の浸透流に係る条件を再現した解析を実施するため，検証と妥当性評価が大きな課題である。
４）最終年へ向けて，現地での計測・検証が可能なかたちで，盛土の劣化シナリオと内部浸食の評価指標を提案できるよう，準備を進める計画である。
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| Strategy for Future Research Activity |
２年目については，１年目の実験成果を基にして数値解析を推進する。上記で示した課題は明確であり，当初計画の方針に変わりはない。実験結果を踏まえた基本的な検討モデルを３次元個別要素法で用意できたことから，それを用いてスレーキングの影響を受けた地盤材料の物性を表現しつつ，盛土内の各種応力状態や地下水の浸透流に係る条件を再現した解析を実施する。
３年目には，提案する盛土の劣化シナリオと内部浸食の評価指標を実際に計測・検証できるよう，研究協力者や関係各所と調整しており，協力が頂ける見込みである。
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