2021 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), 講師 (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。
中間年度である本年度は、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供試体の等体積繰返し二軸試験を水浸条件下で実施できる試験装置を新規導入し、これを用いた動作試験等の予備的な検討を行った。また、気中条件下で同様な試験を実施できる現有の装置を用いた実験的検討を昨年度に引き続いて行い、比較的小さい載荷履歴を事前に与えた際の局所的な空隙の変化状況を画像解析で計測する場合の精度等を明らかにした。
さらに、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、液状化挙動に及ぼす供試体作製時の重力の影響はあまり顕著には現れない重要ではないが，液状化試験中の重力の大きさが応力ひずみ関係や応力経路に及ぼす影響は無視できないことを明らかにした。
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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の新規導入を可能な限り早期に完了させる予定であったが、社会情勢の影響で実際の導入時期が2022年2月と遅延した。そのため、この試験装置を用いた実験的研究を年度内に本格化させることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
新規導入した試験装置を用いた系統的な本試験を、次年度内に集中的に実施できるように研究実施体制を工夫することで、研究の柱の一つである実験的研究に効率的に取り組む。
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| Causes of Carryover |
新規導入した試験装置の仕様と構成を見直した結果、当初想定よりも安価での導入が可能となったために当該年度の支出額が所要額を下回った。次年度は遅れている実験的検討を集中的かつ系統的に効率よく実施するために、人件費・謝金と消耗品関連の支出額を当初想定よりも増額して執行する予定である。
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