2016 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction of failures and damages of geostructures and the ground caused by phase-change of soils
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26712020
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤澤 和謙 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30510218)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | パイピング / ボイリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空洞化や水みちの形成といった土の流亡によって進行する地盤や土構造物の脆弱化は，現在でも予測が非常に困難な現象である．近年の激甚化する豪雨に対して，このような土の流亡に起因する被害を防止・軽減し，ため池堤体などの土構造物や地盤の防災・減災に寄与することが本研究の構想であった．土の流亡は，低拘束圧下の土が浸透流などの作用を受け，流動化することで発生するため，土の相変化に深く関連する．本研究の具体的な目的として，相変化の機構を解明するとともに，土の流亡現象を予測するシミュレータの開発を掲げた．実施した研究内容と結果は次のようである．
流動化した土の間隙水と土粒子の運動（固・液混相流）の把握するため，ボイリング時の砂の運動について実験と理論の両側面からその挙動を明らかにした．その結果として，ボイリング後の砂の速度は，一次元問題であれば，砂の透水係数や間隙率をによって解析的に求めることが可能であり，その速度は実験から得れられた関係とよく一致することが確認された．
流動化後の土質材料においては，せん断強度がほぼ消失していると考えられる．せん断強度の消失過程もしくは，低応力化での小さなせん断強度の測定が流動化した土の挙動を把握する上では重要となる．本研究課題において，実験装置を自作し，この研究課題に取り組んだが，理想とする実験は実現できなかった．この研究課題については，今後実験方法を変えて，挑戦を試みる．
土の流亡現象を再現するシミュレータについては，オイラー型の数値解法による土の流動化・流亡予測シミュレータの開発に取り組んだ．結果として，上述のボイリング時の砂の運動を再現でき、さらにはDarcy流とNavier-Stokes流のカップリングにより，土の流亡・侵食に関わる幅広い流れの数値解析にも成功した．
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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