2021 Fiscal Year Annual Research Report
粒子ー流体間のマイクロ力学プロセスによる土砂・地盤流動現象の統一的解釈
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21H01418
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
澤田 純男 京都大学, 防災研究所, 教授 (70187293)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤澤 和謙 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218)
竹林 洋史 京都大学, 防災研究所, 准教授 (70325249)
新垣 芳一 東電設計株式会社(新領域研究開発推進室), 新領域研究開発推進室, 課長代理 (90704354)
吉田 望 関東学院大学, 総合研究推進機構, アドバイザー (50405891)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 流動現象 / 土砂 / 地盤 / 相変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
液状化による側方流動や土石流の流下量といった土粒子を含む流動現象は，その力学プロセスの理解が本質的に難しいことから，これまで統一的な観点で体系化されていない．本課題は，土粒子が流体により輸送される現象(粒子フロー)として土石流から地盤の流動現象までを統一的に扱う方法論を研究するものである.土石流や掃流/浮遊砂のような水理現象と地盤の流動現象の違いは，本質的には粒子密度の違いと粒子ー間隙流体間の相対速度の違いによるものであり，この違いにより粒子フロー様態が異なるためと考える.このミクロなプロセスを，土骨格相から浮遊土粒子相への相変化としてモデル化することで，連続体として，すなわち現在広く実用化されている有限要素解析に直接応用できるように実現化することを目指す．
令和3年度は，飽和土3相系モデルに土骨格の変形と質量保存則を考慮した支配方程式に，新たに運動量保存則を導入して運動方程式を導出した．これは，地盤工学の分野で広く用いられてきたBiotの式に代わる新しい支配方程式を導くことを意味するが，例えば液状化プロセスの再現解析によりある一定の妥当性を確認することができた．
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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
当初の計画通り研究が進められており，概ね順調である
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は，昨年度に構成した支配方程式による解析を進めるとともに，土骨格相から浮遊土粒子相への相変化にかかるプロセスのモデル化に着手する．このため，侵食／堆積プロセスの実験とその分析を行い，ミクロからマクロな挙動までを対応できるようモデルを構成する．
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