2020 Fiscal Year Research-status Report
Measurement of shear properties of granular media under extremely low confining stress states aiming at drastic innovation of modelling of liquefaction characteristics of sands
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20K20538
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
古関 潤一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30272511)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
京川 裕之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60799865)
大坪 正英 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (80804103)
竹内 渉 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50451878)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 液状化 / 粒状体 / 微視的挙動 / 巨視的挙動 / 地盤工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震時に砂地盤が液状化すると、各種の社会基盤施設や建築物に深刻な被害を引き起こす。このような液状化地盤の大変形は、有効応力がほぼゼロになった状態で進行しやすいことが知られているが、その際の挙動を高精度に計測することは、技術的な困難を伴う。
砂の間隙を水で飽和させた通常の液状化試験は、これらの材料の密度の違いに起因する自重の影響から逃れることができない。一方で、水とほぼ同じ密度を有する高分子材料の粒状体を用いて水浸条件下で試験を行うと、自重の影響をほとんど受けずに極低拘束圧下でのせん断挙動を評価することが可能になる。
そこで本研究では、砂地盤が完全に液状化した際の挙動を高精度に解明し、その評価手法を抜本的に革新することを最終的な目標として、極低拘束圧下でのせん断挙動を評価できる特殊な装置を新規開発して粒状体の微視的・巨視的な挙動を高精度に計測し、これらを適切にモデル化することを目的とする。
初年度である本年度は、現有の試験装置を用いて、水とほぼ同じ密度を有する高分子材料の丸棒を積層させた気中供試体の等体積繰返し二軸試験を実施した。載荷中の供試体側面を撮影した画像を解析し、微視的な丸棒の移動状況や、局所的な空隙の変化状況を明らかにした。また、アルミ丸棒を積層させた気中供試体に対する既存の試験結果と比較して、高分子丸棒積層体の場合には除荷時の体積変化量が大きいために、アルミ丸棒積層体よりも大きな振幅で繰返し載荷を実施しないと液状化挙動が計測できないことを明らかにした。
また、極低拘束圧下における粒状体材料のせん断挙動に関し、丸棒自体とその積層体内での相互力学作用を微視的にモデル化できる個別要素法を用いた数値解析を行い、極低拘束圧下でのせん断挙動に及ぼす自重の有無の影響を明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
丸棒積層体を水浸させることができ、二軸せん断だけでなく単純せん断試験も可能で、さらに載荷振幅を微小レベルから高精度に制御・計測できる試験装置を新規製作し、これを用いた予備的な試験を実施する予定であったが、社会情勢の影響で研究の開始時期が従来よりも遅れたために、試験装置の製作を年度内に完了することができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
丸棒積層体を水浸させることができ、二軸せん断だけでなく単純せん断試験も可能で、さらに載荷振幅を微小レベルから高精度に制御・計測できる試験装置の製作を可能な限り早期に完了させる。次年度内にはこれを用いた予備試験と系統的な本試験を続けて実施できるように研究実施体制を工夫することで、効率的に実験的研究に取り組む。
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| Causes of Carryover |
当該年度に予定していた試験装置の導入が、研究開始時期の遅れと社会情勢の影響で完了できなかった。次年度にこれを導入して、当初予定した研究内容を実施する予定である。
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Research Products
(1 results)
