2022 Fiscal Year Research-status Report
「柔」な表層構造を有する新たな非着底地盤改良技術の開発
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22K04317
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
石藏 良平 九州大学, 工学研究院, 准教授 (90510222)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 知史 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (60404240)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 地盤改良 / 地盤補強 / 小型応力計 / マットレス / アルミ棒積層体 / 応力分担機構 / 非着底 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，深層部を非着底かつ低置換で改良する非着底地盤改良技術と柔な構造を有するマットレス補強とを併用した新たな地盤改良技術の構築を目指している．変形・応力を可視化できる地盤をアルミ棒で模擬した模型実験を体系的に実施し，マットレスと深層改良部とを一体化させるための補強メカニズムの解明とその改良諸元を明らかにすることを目的としている．これらの目的を達成するために，令和4年度は，以下のことを実施した．
1)アルミ棒積層体載荷試験装置を作製するとともに，模型地盤内の応力を可視化するため，3軸型ロゼットゲージを用いた小型応力計を試作した．応力計のキャリブレーション試験を実施し，等方に作用させた応力に対して測定応力が原点を通る二次放物線により近似できることを確認した．また，応力計を設置したアルミ棒積層体へのベンチマーク載荷試験において，改良の余地はあるものの地盤内応力分布や主応力方向について概ね精度良く計測できていることを確認した。
2)マットレス単体の補強効果を明らかにするため，地盤をアルミ棒で模擬した模型実験を実施した．マットレスは，模型地盤の粒径よりも大きなアルミ棒を補強材（寒冷紗）で包み込んで作製した．マットレス幅や厚さを変化させた一連の鉛直載荷試験を行った．その結果，所定の載荷幅に対して支持力が最大となる最適なマットレス幅と厚さの組み合わせが存在することを明らかにした．また，補強材に作用する引張抵抗や画像解析で可視化した模型地盤の変形挙動から，マットレス幅が異なる条件での補強メカニズムに関する知見を整理した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的を達成するため，令和4年度は，アルミ棒積層体載荷試験装置を作製するとともに，地盤内応力の可視化に向けた小型応力計を試作し，キャリブレーション試験や模型地盤内での予備実験を行った．その結果，小型応力計が模型地盤内でも適用可能である見通しが立った．また，補強材の引張抵抗の測定や画像解析による模型地盤全体の変形挙動を可視化することで，マットレス単体としての補強効果の最適化に向けた有益な知見が得られた．以上の点から，申請者としては，課題解決に向けておおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策については，初年度の成果を踏まえ，2年目は，以下のことを実施する計画である．
・模型載荷試験に対する変形挙動の画像解析と合わせて，主応力を簡便に表示できるシステムを構築する．
・アルミ棒積層地盤内に多数の小型応力計を設置し，マットレス単体の補強メカニズムを変形・応力場の両面から明らかにし，マットレスの最適化の方法論を提示する．
・マットレスと非着底深層改良体（アルミ製剛体）を併用した模型改良地盤への載荷試験に展開する．改良体併用時に補強材に作用する引張抵抗や模型地盤全体の変形挙動，小型応力計による地盤内応力分布を把握し，マットレスを介して改良体や未改良土に伝達される応力の分担機構を明らかにする．また，浅層固化版と同程度の一体化効果を発揮できる，マットレス厚，補強材の引張剛性，改良体間隔などの諸元の把握を目指す．
・実規模スケールでの性能評価を想定し，併用改良地盤をモデル化した2次元・3次元FEM解析を開始する．
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| Causes of Carryover |
小型応力計の地盤内応力の計測と連動して，主応力の方向をリアルタイムに表示できるシステムを導入予定であったが，物価高騰などの影響で，当該年度の予算で購入することができなかった．次年度の予算を精査しつつ，本システムを次年度予算と合わせて，購入する予定である．
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