2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms of accelerated flow of sediment by rollers of air bubbles in soil
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21K18741
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
海野 寿康 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (50570412)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加村 晃良 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80761387)
菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (90508342)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 不飽和土 / 間隙空気 / 気泡 / 要素試験 / 静的載荷 / 繰返しせん断 / 流動化処理土 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，地震や豪雨災害時の長距離土砂が流動するメカニズムについて，流動化処理土や高流動コンクリートで考慮されている供試体中の気泡（間隙空気）のベアリング効果を検討するため不飽和土中の間隙水，間隙空気の挙動に着目した研究を行う．
不飽和土中の間隙空気（気泡）の挙動について，要素せん断試験を用いてせん断強度への効果を観察し，従来，毛管張力の効果によりせん断抵抗が増加するとされてきた間隙空気が，一方で，コンクリート工学分野においてベアリング効果と呼ばれ流動性を増す，即ち，せん断抵抗を低下させる効果を発揮するという事実に基づき，土中内でもその効果を発揮するか調べる。さらにその挙動が観察できた場合，理論的に説明するため数値実験や数値シミュレーションによる再現を試みる．
2023年度は，研究3年目として2021，2022年度同様に申請者が実施していた不飽和土の静的せん断，繰返しせん断挙動の観察を行うための不飽和静的／動的せん断試験を実施するとともに継続して数値解析による検討を行った．不飽和土の検討は，コンクリート用空気連鋼剤を注入し土中の間隙水，間隙空気の状態を変化させた供試体を用いて要素試験を行い，単調載荷時の条件を変えた場合の力学挙動を観察した．いくつかの要素試験の結果，土中の気泡サイズを故意に変えた試験の実施より間隙空気圧，間隙水圧の挙動並びにせん断抵抗の低下について特徴的な挙動が観察され，その挙動について数値解析によるモデル化を試みた．さらに，昨年度実施して得られた流動化処理土に関する知見について，データをまとめて論文集に投稿，掲載された．さらに要素試験，数値解析的検討の過程から土砂のせん断強度の変化や挙動には土中の間隙空気だけでなく，土砂自体の粒子形状も大きく影響している可能性が示唆される結果がいくつか得られた為，研究分担者が新たに粒子形状の効果についても検討を行った．
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