2023 Fiscal Year Final Research Report

Soil water and air flow in a centrifuge field for slope stability assessment

Research Project

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Project/Area Number	21K19164
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
Research Institution	Tokyo University of Agriculture and Technology
Principal Investigator	Saito Hirotaka 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70447514)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	向後雄二茨城大学, 農学部, 特任教授 (30414452) 堀俊和国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 研究領域長 (20414451) 泉明良国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 主任研究員 (10782203) 登尾浩助明治大学, 農学部, 専任教授 (60311544)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords	斜面崩壊 / 間隙水圧 / 遠心場 / 間隙空気圧
Outline of Final Research Achievements	Using a model slope in a centrifugal field, we investigated the effects of pore water pressure (PWP) and pore air pressure (PAP) on slope failure during heavy rainfall. Centrifugal experiments showed that when PWP becomes positive, slope failure starts at the slope toe, and the phreatic surface extends to the slope surface. In the case of Toyoura sand, air movement from the saturated zone increased PAP at the slope crest, while PAP decreased near the slope toe due to saturation. For silica sand with Dr=50%, high rainfall intensity led to a decrease in PAP and an increase in PWP. For silica sand with Dr=25%, PWP rapidly increased across the entire slope, and PAP also increased sharply, but no significant sliding was observed. After failure, PAP at the slope crest decreased, but the changes in PWP had a greater impact on slope stability.
Free Research Field	地盤工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	豪雨時の斜面崩壊における間隙水圧（PWP）と空気圧（PAP）の役割を明らかにすることで、斜面崩壊のメカニズムをより深く理解できるようになった。また、遠心実験を用いた斜面崩壊の研究方法を確立し、他の研究者が同様の手法を用いてさらなる研究を行うための基盤となる。斜面崩壊の予測モデルの精度向上に寄与し、豪雨時の斜面崩壊リスクをより正確に評価するための基礎データを提供し、斜面崩壊による災害の予防と地域の安全性向上が期待できる。また道路、鉄道、ダムなどのインフラ設計において、斜面の安定性評価に関する重要な知見を提供し、豪雨時のインフラ被害を軽減するための設計基準の見直しや改良に貢献できる。