2021 Fiscal Year Research-status Report
Deformation and failure of a slope during drying process after rainfall
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20K21061
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
笹原 克夫 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (90391622)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 斜面崩壊 / 降雨 / 変位 / クリープ / 吸水 / 排水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
傾斜させた大型単純せん断箱内の供試体に，一定水位の下で吸水させ，せん断箱内の供試体をせん断させる「傾斜せん断試験」を実施した。まずは再現性を確認するために同一水位，同一傾斜角，同一密度の下でのケースを行った。密度を一定にすることが困難であったが，密度がほぼ同一の場合は，せん断変位には再現性が見られたが，垂直変位はばらついた。次に降雨強度，せん断箱の傾斜，垂直応力を変えたケースを実施した。すると降雨強度，傾斜が大きいほどせん断変位は早く進行し，崩壊までの時間が早かった。対して垂直応力と崩壊までの時間の間には特段の関係は見られなかった。ただし垂直応力が大きいほど，供試体は膨張する傾向を示した。また実験条件に関わりなく，供試体が破壊するまでの吸水過程を見ると，① 体積含水率上昇と共に破壊するパターンと，② 体積含水率の上昇後に一定となってから破壊するパターン，が見られた。後者においては供試体中のサクションも一定であったことから，一定応力下のクリープ変形・破壊とみなせる。前者の①においては，供試体の吸水に伴って間隙比は減少し，破壊まで圧縮を示したのに対し，後者の②においては，体積含水率の上昇と共に供試体は圧縮したが，せん断変位増加に対する間隙比の減少は，せん断変位に連れて小さくなる傾向を示した。そして②を示す大部分のケースにおいて，間隙比が一定値を示してから供試体は破壊した。また降雨強度を変化させ，傾斜・垂直応力・初期間隙比を同一にした複数のケースでは，破壊時の間隙比はほぼ同程度の値を示した。以上より降雨浸透に伴い砂質土供試体がクリープ変形・破壊する場合には，破壊直前には間隙比が一定となることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現地での人工降雨実験の実施可能な斜面が見つかったため，急遽研究計画に記載していた「実際の地すべり観測データの検討」の代わりに，現地斜面での人工降雨実験を実施するべく，年度当初に準備を開始した。ただし用地の許可を得ることに時間がかかり，今年度は実験の準備，具体的には計測機器の購入，斜面上の樹木の伐採までしか実施できなかった。ただし年度明けの４月にようやく用地の許可が得られたため，5月の実験実施に向けて準備中である。なお用地の許可については，当該地は元々民有地であったが，高知県が公共事業の実施のため，土地を買い上げる予定としていた。この土地所有者と高知県の間の用地交渉が予想外に長引いた。ただし所有者及び高知県共に，両者の売買協定の締結以降に我々が実験を行うことについては，事前に了解していたことは特記する。以上の理由より，この検討については，計測データの取得がいまだ終わっていないという状態である。
また傾斜させた大型単純せん断箱内の供試体に，一定水位の下で吸水させ，せん断箱内の供試体をせん断させる「傾斜せん断試験」については，今年度降雨浸透に伴う「吸水」過程の供試体のせん断については実験を実施することができたが，装置の改良に時間がかかり，降雨終了後の「排水」過程における実験を実施することができなかった。今年度は「吸水」過程について，様々な条件下で実験を実施することができたが，今年度未実施の「排水」過程の実施は本科研の最も重要なテーマであるため，新年度に早急に実施する必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは当初の研究計画における「実際の地すべり地における観測データの収集」の代わりに，「現地斜面での人工降雨実験」を推進する。令和3年度は対象斜面の選定，人工降雨装置の設置まで実施した。令和４年度5月に計測機器の設置と，実験の実施を行う。既に準備が進んでおり，約一か月にわたって1週間ごとに4回の降雨を降らせる予定である。これにより，実斜面における降雨終了後の変形挙動の計測データを取得し，データ解析を行う。
傾斜せん断試験については，今年度は吸水のみならず，その後真空ポンプを用いて排水させる排水過程における変位やサクション等の計測も行う。そのための資機材の準備を行う。吸水過程の影響を見るために吸水過程終了時の最大体積含水率を変化させた実験ケースを設定する。
またこれも本科研の当初計画外であるが，人工降雨下の模型斜面における，排水過程での変位と体積含水率，サクション等の計測を実施する。これも上記の傾斜せん断試験と同様な実験ケースの設定を行う予定である。また降雨イベントは複数回与えるものとする。
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| Causes of Carryover |
上述の通り，「実際の地すべり観測データの検討」の代わりに，今年度中に現地斜面での人工降雨実験を実施する予定に変更したのだが，用地の許可に時間がかかり，今年度中に実験の実施に至らなかったことが主な理由である。今年度中はこの現地実験の実施の準備，計測機器の調達を実施したが，実験実施のための人工降雨装置や，現地での計測機器の設置にまで至らなかった。
次年度である令和４年度は，現地実験の実施のための人工降雨装置や計測機器の設置，人工降雨の実施などを実施して，計測データを取得し，特に降雨終了後の「排水」期における斜面の変形に着目したデータ解析を実施する予定である。また傾斜させた大型単純せん断箱内の供試体に吸水させ，その後供試体をせん断させる「傾斜せん断試験」において，供試体の吸水後に，真空ポンプで引っ張って強制的に排水させる「排水」過程を組み合わせた実験を実施する。これも「排水」期の供試体の変形に着目したデータ解析を実施する予定である。
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Research Products
(10 results)
