2015 Fiscal Year Annual Research Report
細粒分の流出による土の微視的な構造変化とマクロな材料劣化メカニズムの解明
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26289153
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
肥後 陽介 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10444449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木元 小百合 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70362457)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 浸透破壊 / 内部浸食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細粒分と粗粒分を配合した試料を用いた透水試験を行い，資料内部の浸食挙動をマイクロX線CTで可視化した．まず，塩ビパイプで作製した簡易透水試験を実施し，透水過程における供試体内部の状態を可視化すると共に，用いた試料の浸透破壊条件を明らかにした．具体的には段階的に動水勾配を上昇させ，著しく出砂し浸透破壊に至った時点で実験を終了し，X線CT画像は試験前と試験後に取得した．
次に得られた画像を解析し，粗粒分，細粒分，間隙水，間隙空気の４つの相に分割するセグメンテーションを行った．これにより，内部浸食による浸透破壊現象を三次元的かつ定量的に明らかにした．
さらに，簡易透水試験の実験条件を参考にして，三軸圧縮試験装置を用いた透水試験を行った．この試験では，メンブレンで供試体を覆うため，供試体と塩ビパイプの境界において透水係数が高くなる問題点が解消されると共に，堤防下部で想定される拘束圧を作用させながらの試験が実施できる．また，三軸試験装置はX線CT装置に搭載可能なため，試験前後のみならず試験中もX線CT画像を取得する事ができる．破壊に至るまでの進行的な破壊挙動を段階的に可視化した結果，動水勾配が高くなると，初期において均質に分布していた間隙のうちの一部の間隙が選択的に大きく発達し，浸透破壊に至る事が分かった．
その上，浸透破壊後の供試体を用いた三軸圧縮試験を実施し，内部浸食による変形・強度特性の変化を調べた．その結果，浸食を受けた供試体の方が，強度・剛性共に低下する事を明らかにした．
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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
予定通りの実験を実施した．画像解析は予定していた解析を実施できなかったが，これは実験で新たに明らかになった事実から，当初計画していた土粒子と間隙の接触面積の解析法を，現象をより適切に評価できる解析法へ変更する必要が生まれたためである．
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| Strategy for Future Research Activity |
堤防及びMH含有地盤の砂を用いた透水実験と三軸試験を実施し，実際の土での細粒分流出挙動を観察するとともにマクロな力学特性変化を評価する．堤防砂は実際の堤防から取得した砂を締め固めて資料を作成する．ＭＨ含有試料は，ボーリング試料の取得を試みるが試料が全国的に見て希少であるため，取得できない場合は現有のＭＨ含有地盤から採取したシルト質土を原位置に近い間隙比に締め固めて用いることとする．
また，ＭＨ含有地盤では生産性付近で動水勾配が非常に大きくなる事が想定されるため，浸透破壊を起こさない範囲で動水勾配を高く設定する（3MPaの減圧で50mの影響範囲で6.0程度）．試料が少ない場合は，徐々に動水勾配を上昇させる．一方，堤防砂の場合は堤防で想定される鉛直動水勾配から考えて，1.0程度を上限として設定する．
この実験では，その土の粒度組成によっては内部浸食がほとんど発生しない可能性がある．その場合，採取した土を粒度調整し実験を実施することにより，細粒分流出の起こりやすい条件について検討する．
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