2023 Fiscal Year Research-status Report
Developing health monitoring and prediction techniques of soil behaviours based on dynamic wave signals
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22K14322
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| Research Institution | Public Works Research Institute |
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Principal Investigator |
大坪 正英 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(つくば中央研究所), 主任研究員 (80804103)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | 地盤工学 / 土質力学 / 波動伝播 / 地盤剛性 / 個別要素法 / 室内試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地盤材料の力学挙動は応力状態及びせん断履歴の影響を受けると知られているが、せん断の進行に伴う骨格構造の弱体化メカニズムについては未だ解明されていない。本研究では、骨格構造が弱体化していく過程を弾性波伝播特性の変化と関連付けることで、地盤挙動予測の高精度化を図り、さらには地盤の健全度モニタリング技術を考案することを目的とする。当該研究課題の二年目では下記のような研究成果を得た。
１）砂材料および形状の異なるガラスビーズ材を用いた三軸圧縮試験を実施し、せん断過程において主軸（載荷）方向に波動計測を行った。圧縮波速度（Vp）とせん断波速度（Vs）の比（Vp/Vs）はせん断の進行に伴い増加するが、粒子形状が角張っているほどその増加傾向は強くなることを確認した。また、実験に使用した地盤材料の粒子形状を再現した個別要素法数値解析を実施し、載荷に伴う粒子の長軸方向および接触点方向の変化を定量化した。
２）地盤における弾性波速度の異方性に関する理解を深めるために、せん断波の進行（伝播）方向および振動方向の影響について新たに開発した実験装置を用いて検討した。空中落下法で堆積させた地盤では、水平面内に進行・振動するVsの成分が最も大きく、鉛直方向に進行するVsの成分が最も小さいことが確認できた。斜め４５度方向に伝播させた場合は両者の間の値となり、先行研究で提案されている推定式で予測されるVsと概ね一致した。
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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
昨年度は「やや遅れている」状況であったが、今年度は共同研究者と実施した実験の成果をまとめることができた。個別要素法解析も並行して実施し、実験で観測できない骨格構造の変化に関して考察を深めることができた。これらの成果をもとに。複数の論文公表に至った。また、国際会議にも参加し、積極的な研究成果の公表および国際交流を図ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該研究課題の三年目となる次年度は下記の課題に取り組みたい。
・せん断を受ける材料に対する弾性波速度（あるいは地盤剛性）の変化について、主軸方向のみならず直交方向においてもモニタリングを実施することで、地盤の健全度を高精度に評価するための手法について探求する。
・地盤内に局所的なゆるみ箇所が存在する場合を想定し、ゆるみ箇所周辺における弾性波の伝播特性について調べることで、物理探査への応用の可能性について検討する。
・弾性波速度あるいは地盤剛性を決定づけるパラメータに関して、マイクロメカニクスの観点からその本質を追究する。
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| Causes of Carryover |
理由：該当年度（R5）は概ね予定通りに予算を執行できたが、前年度（R4）の未使用分の一部が余る結果となった。
使用計画：円安と物価高の影響を考慮し、次年度の国内・国際学会における旅費に充てることで、当初の予定通りに研究成果の積極的な発信を行う。
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| Remarks |
https://researchmap.jp/momap
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