2021 Fiscal Year Research-status Report
水理模型実験に用いる地盤材料の相似性と破壊モードへの影響分析による実験手法の革新
| Project/Area Number |
20K14824
|
|---|
| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
|---|
Principal Investigator |
松田 達也 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50736353)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 浸透破壊 / 地盤材料 / 相似則 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、流体－地盤連成問題に関する重力場の水理模型実験を対象に、（1）流体－地盤連成問題に関するシンプルな事象を対象とした各種模型実験（重力場大型・小型、遠心力場）を実施し、取り扱う地盤材料による現象の違いについて分析する；（2）(1)の実験データをベースに、地盤材料の取扱いに関する相似則について取りまとめる。特に、考慮すべき相似性と緩和が可能な相似性およびその程度について、判断方法および指標を提案することである。本研究では、地盤工学分野において基礎的な問題である「矢板周りの浸透破壊」現象を対象に、重力場の水理模型実験における地盤材料の相似則について検討を進める。
今年度は、大型模型実験の準備が完了したため、大型模型実験を中心に実施した。大型模型実験（縮尺1/1）では、昨年度に実施した小型模型実験（縮尺1/8）のプロトタイプとして、フルード相似則を踏まえた実験条件のもとで実施し、ベンチマークとなるデータを取得することができた。さらに、中型模型実験（縮尺1/2）も新たに追加で実施し、3つの異なるスケールでの実験データを取得することができた。これらの実験を対比した結果、浸透破壊に至るまでのプロセスは、大型実験と比較して、実験スケールが小さいほど地盤の変状(隆起)や浸透破壊に至るまでの時間が早くなる傾向があることがわかった。また、最大洗掘形状については、材料構成（粒度分布）や相対密度の影響で変化し、小型実験と中型実験は同様な破壊形状を示すが、最大洗掘深や最大洗堀幅などの細部を比較するとスケール効果の影響を受けることが明らかとなった。
最終年度は、重力場の水理模型実験おける地盤材料の選定に関する相似則に関する指標として、模型実験で得られた結果を踏まえ、進行的破壊、透破壊後の大規模な崩壊および土砂輸送現象を再現するための相似条件について整理する。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
大型模型実験の準備が完了し、試実験を経て、本実験を実施した。大型模型実験（縮尺1/1）では、昨年度に実施した小型模型実験（縮尺1/8）のプロトタイプとして、フルード相似則を踏まえた実験条件のもとで地盤材料に豊浦砂を用いた実験を実施し、ベンチマークとなるデータを取得することができた。さらに、中型模型実験（縮尺1/2）も追加で実施し、3つの異なるスケールでの実験データを取得することができた。また、本研究課題の応用として、高波の来襲による護岸背後の道路法面の陥没被害を対象として、地盤内への波浪の流入や地下水流れによる浸透現象を踏まえた被災メカニズムの解明を試みた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
重力場の水理模型実験おける地盤材料の選定に関する相似則に関する指標として、模型実験で得られた結果を踏まえ、進行的破壊、透破壊後の大規模な崩壊および土砂輸送現象を再現するための相似条件について整理する。また、追加実験を行い、充実したデータベースの構築を目指す。
|
Research Products
(4 results)
