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2011 Fiscal Year Research-status Report

豪雨に対する斜面安全度指標の構築

Research Project

Project/Area Number 23580327
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

向後 雄二  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30414452)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 斎藤 広隆  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70447514)
Project Period (FY) 2011-04-28 – 2014-03-31
Keywords地盤工学 / 防災 / 不飽和土 / 圧密解析 / 斜面安全度
Research Abstract

平成23年度はその当初計画において,次の4項目を挙げた。(1)ヒステリシスを考慮した不飽和弾塑性モデルの定式化,(2)ヒステリシスを考慮した水分特性曲線のモデル化,(3)検証のための降雨斜面模型実験の実施,および(4)上記ヒステリシスモデルの検証のための要素試験の実施,である。(1)については,Jump移動硬化則を用いた拡張下負荷面モデルに基づくモデルを提案し,それを飽和・不飽和圧密解析の有限要素コードであるGEOCUPに組み込んだ。また,飽和粘土の体積変化挙動について,シミュレーションを行い,モデルの基本性能を確かめた。(2)については,境界面モデルに基づくモデルを提案し,その定式化を行った。既往のデータを用いてシミュレーションを行い,そのモデルの基本性能を検証した。その結果モデルはよくヒステリシスを表すことができた。(3)については,1Gレベルでの高さ92cmで斜面勾配45度の模型斜面について,降雨による斜面崩壊実験を行った。斜面は,自然斜面でよく見られる表層に透水性の高い緩い砂質層とその下部の基盤からなる斜面を想定した。降雨強度(25,50,100 mm/hr)と表層砂層の密度(相対密度0,25,50%)をそれぞれ三つずつ変えて実験を行った。今年度は,時間の関係で全てのケースを完了することはできなかった。今年度の結果から,実施された全てのケースで破壊が生じ,その破壊プロセスは降雨強度に依存し,25mm/hrでは,全体に渡る表層破壊が生じた。一方,50,100 mm/hrの実験では,斜面法先で崩壊が生じた後,崩壊は上部へと進む進行性破壊を示した。(4)については,シルト質土を用いて,繰り返し試験を実施した。試験は,不飽和土の体積変化挙動を調べるための等方圧縮試験とせん断による繰り返しをみる三軸圧縮試験からなる。次年度以降これらの実験結果についてシミュレーションを行う。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

平成23年度は上述した4つの研究項目を行った。全ての項目について,大まかにその達成度を総括すれば,当初の計画以上に達成できた。以下にそれぞれ項目毎に詳述する。(1)については,予定した内容以上に達成できた。その内容は,(1)Jump移動硬化則を用いた拡張下負荷面モデルに基づくモデルを提案し,それを飽和・不飽和圧密解析の有限要素コードであるGEOCUPに組み込むこと,および(2)飽和粘土の等方圧密試験のシミュレーションを行い,モデルの基本性能を確かめた。その結果,モデルはヒステリシス特性と,繰り返しによる塑性体積ひずみの累積をよく表現できた。(2)については,予定した内容をほぼ達成できた。その内容は,(1)境界面モデルに基づくモデルを提案し,その定式化を行った。(2)既往のデータを用いてシミュレーションを行い,そのモデルの基本性能を検証した。その結果モデルはよくヒステリシスを表すことができた。(3)については,予定した内容以上に達成できた。その内容は,1Gレベルでの模型斜面について,降雨による斜面崩壊実験を行った。斜面は,自然斜面でよく見られる表層に透水性の高い緩い砂質層とその下部の基盤からなる斜面を想定した。降雨強度(25,50,100 mm/hr)と表層砂層の密度(相対密度0,25,50%)をそれぞれ三つずつ変えた全9ケースの実験を行う。今年度は,全9ケースの内,ほぼ半分のケースを行うこととして計画したが,7ケースを実行することができた。(4)についても予定通りに実行できた。シルト質土を用いて,繰り返し試験を実施した。試験は,不飽和土の体積変化挙動を調べるための等方圧縮試験とせん断による繰り返しをみる三軸圧縮試験からなる。

Strategy for Future Research Activity

24年度は,当初の研究計画に即した研究を実施する。すなわち,(1)ヒステリシスを考慮した弾塑性および水分特性モデルを飽和・不飽和圧密解析法に組み込み,要素試験レベルでの解析を可能にする,(2)ヒステリシスモデル検証のための要素試験を23年度に引き続いて実施する,(3)降雨斜面模型実験を23年度に引き続いて実施する,(4)斜面模型実験のシミュレーションを行う,(5)解析プログラムの修正等を行い,斜面崩壊解析システムを構築する。特に上記(3)には,模型の作製等で多くの労力が必要であり,そのための費用を特に手当てする。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

24年度の研究計画で述べたように,上記(3)の降雨模型実験を行うための人件費と役務費を計上する。また,これまでの研究成果を国内での学会および国際会議で発表するための経費を計上する。以上が主な費用である。

  • Research Products

    (3 results)

All 2012

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] On 1G slope failure model tests due to rainfalls, Difference of failure patterns due to difference of densities of a subsurface sand layer2012

    • Author(s)
      N. Tokoro, K. Tanikawa, H. Saito, Y. Kohgo and T. Hori
    • Journal Title

      Proceedings of 2nd International Conference on Transportation Geotechnics IS Hokkaido

      Volume: 2 Pages: Acceptted

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 降雨による斜面崩壊実験 - 降雨強度と斜面崩壊の関係について -2012

    • Author(s)
      向後雄二,斉藤広隆,谷川寛太郎,所伸彦,堀俊和
    • Organizer
      第47回地盤工学研究発表会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012.7.16 (発表予定)
  • [Presentation] 飽和・不飽和圧密解析法による重力場における降雨模型実験の解析2012

    • Author(s)
      所伸彦,向後雄二,斉藤広隆,堀俊和
    • Organizer
      第47回地盤工学研究発表会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2012.7.14 (発表予定)

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Published: 2013-07-10  

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