時空間的不均一性を考慮した混合体モデルの開発による廃棄物地盤の力学性状の評価

• Project/Area Number: 14J04964
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Geotechnical engineering
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 宮本 慎太郎 九州大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: 埋立廃棄物 / 繊維-粒子複合材料 / 構成モデル / 応力・ひずみ関係 / 繊維 - 粒子複合材料 / 応力ひずみ挙動 / 複合則 / 繊維配向角度

Outline of Annual Research Achievements

本研究は，廃棄物を繊維材料と粒状材料により構成された繊維-粒子複合材料と捉え，(1) 均質化理論を応用した構成モデルの構築 (2) 統計的手法による時系列劣化評価モデルの開発 (3) 確率論を適用した空間的不均一性評価方法の導入 を行うことで，時空間的な不均一性が卓越する廃棄物地盤の力学的性質の評価を行うものである．
今年度は，複合則を用いた構成モデルの構築，及びその埋立廃棄物への適用に関する検討を主に行った．具体的には，粒状材料内での繊維材料の変形挙動を実験的に明らかにし，繊維材料による補強メカニズムを考察すると共に，均質化理論をベースとした構成モデルのを構築した．
繊維材料の変形挙動に関する実験結果より，繊維材料の変形挙動は，引張挙動と引き抜け挙動からなる弾完全塑性的な挙動を示すことを明らかにした．さらに，繊維材料が引張挙動を示す際には，繊維材料と粒状材料のひずみエネルギー増分が等価となるように，複合材料内部に発生する応力が分担されていることを検証した．以上の実験結果より，繊維材料と粒状材料のひずみエネルギー増分の等価性を仮定することにより導出される応力分担テンソルを導入して，繊維材料と粒状材料の特性を均質化する構成モデルを提案した．本モデルでは，微視的な特性から巨視的な特性を表現する際に，確率分布関数により繊維配向角分布を導入するものとし，さらに繊維配向角分布と関連付けて繊維材料の引張挙動と引き抜け挙動を区別する手法を開発した．
本モデルを埋立廃棄物へ適用することを目的として，廃棄物そのものを使用した大型引張試験装置を開発し，それによって繊維廃材の引張剛性・界面粘着力・界面摩擦角を同定する方法を提案した．最後に，構成モデルを廃棄物に適用し，その有用性を検証した．

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Strength evaluation of solid waste material included various fibrous materials (2016)
  • Author(s): Shintaro Miyamoto, Kiyoshi Omine
  • Journal Title: Japanese Geotechnical Society Special Publication Volume: 2 Issue: 52 Pages: 1802-1805
  • DOI: 10.3208/jgssp.JPN-067
  • NAID: 130005124164
  • ISSN: 2188-8027
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Consolidation effect of dredged soil by siphon method focusing on the porous filter material (2016)
  • Author(s): Ryohei Ishikura, Shodai Soda and Shintaro Miyamoto
  • Journal Title: Japanese Geotechnical Society Special Publication Volume: 2 Issue: 58 Pages: 2002-2005
  • DOI: 10.3208/jgssp.JPN-058
  • NAID: 130005124202
  • ISSN: 2188-8027
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 繊維-粒子複合材料における繊維材料の変形・強度特性に関する考察 (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎，安福規之，石藏良平，笠間清伸，大嶺聖
  • Journal Title: 第11回環境地盤工学シンポジウム発表論文集 Volume: No.1 Pages: 207-212
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] DEFORMATION-STRENGTH CHARACTERISTICS OF SOLID WASTE MATERIAL FOCUSED ON COMPOSITIONAL RATIO (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎，安福規之，大嶺聖，石藏良平，川井晴至，山脇敦
  • Journal Title: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. C (Geosphere Engineering) Volume: 71 Issue: 4 Pages: 278-291
  • DOI: 10.2208/jscejge.71.278
  • NAID: 130005105137
  • ISSN: 2185-6516
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 繊維–粒子複合材料を対象とした繊維材料の変形挙動に関する実験的考察 (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎，安福規之，石藏良平，笠間清伸
  • Journal Title: ジオシンセティックス論文集 Volume: 第30巻 Pages: 89-96
  • NAID: 130005165159
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] CONSTITUTIVE MODEL OF FIBER REINFORCED GRANULAR MATERIAL FOCUSED ON EFFECT OF FIBER AND PARTICLE RELEVANCE (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎，安福規之，笠間清伸，石藏良平
  • Journal Title: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM)) Volume: 71 Issue: 2 Pages: I_485-I_496
  • DOI: 10.2208/jscejam.71.I_485
  • NAID: 130005128834
  • ISSN: 2185-4661
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In-situ shearing response and shear strength of various solid waste ground focused on fibrous materials composition (2014)
  • Author(s): S. Miyamoto, N. Yasufuku, R. Ishikura, K. Omine, S. Kawai, A. Yamawaki
  • Journal Title: Proceedings of the TC105 ISSMGE International Symposium on Geomechanics from Micro to Macro Volume: Vol.2 Pages: 1357-1362
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Shearing response and shear strength of solid waste material conducted by developed direct shear test apparatus (2014)
  • Author(s): S. Miyamoto, N. Yasufuku, R. Ishikura, K. Omine, S. Kawai, A. Yamawaki
  • Journal Title: Proceedings of the 10th International Conference on Geosynthetics (USB) Volume: Vol.10
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 繊維含有率の異なる繊維-粒子複合材料の応力・ひずみ関係 (2016)
  • Author(s): 宮本慎太郎
  • Organizer: 平成27年度土木学会西部支部研究発表会
  • Place of Presentation: 九州産業大学
  • Year and Date: 2016-03-06
• [Presentation] 繊維–粒子複合材料を対象とした繊維材料の変形挙動に関する実験的考察 (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎
  • Organizer: 第30回ジオシンセティックスシンポジウム
  • Place of Presentation: 地盤工学会JGS会館
  • Year and Date: 2015-12-03
• [Presentation] Strength evaluation of solid waste material included various fibrous materials (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎
  • Organizer: 15th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2015-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Consolidation effect of dredged soil by siphon method focusing on the porous filter material (2015)
  • Author(s): 石藏良平
  • Organizer: 15th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場
  • Year and Date: 2015-11-09
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 繊維材料の土中内での変形・強度特性 (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎
  • Organizer: 第50回地盤工学研究発表会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2015-09-01
• [Presentation] 繊維-粒子複合材料における繊維材料の変形・強度特性に関する考察 (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎
  • Organizer: 第11回環境地盤工学シンポジウム
  • Place of Presentation: 日本大学
  • Year and Date: 2015-07-06
• [Presentation] せん断時における繊維材料の土中内での変形挙動に関する一考察 (2015)
  • Author(s): 宮本慎太郎, 安福規之, 石藏良平, 笠間清伸, 大嶺聖
  • Organizer: 平成26年度土木学会西部支部研究発表会
  • Place of Presentation: 沖縄, 沖縄大学, 千原キャンパス
  • Year and Date: 2015-03-07
• [Presentation] Shearing response and shear strength of solid waste material conducted by developed direct shear test apparatus (2014)
  • Author(s): S. Miyamoto, N. Yasufuku, R. Ishikura, K. Omine, S. Kawai, A. Yamawaki
  • Organizer: 10th International Conference on Geosynthetics
  • Place of Presentation: Germany, Estrel Convention Center Berlin
  • Year and Date: 2014-09-22 – 2014-09-25
• [Presentation] 廃棄物の引張特性と引張強度の評価に関する実験的検討 (2014)
  • Author(s): 宮本慎太郎, 安福規之, 石藏良平, 大嶺聖
  • Organizer: 土木学会第69回年次学術講演会
  • Place of Presentation: 大阪府, 大阪大学, 豊中キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-10 – 2014-09-12
• [Presentation] In-situ shearing response and shear strength of various solid waste ground focused on fibrous materials composition (2014)
  • Author(s): S. Miyamoto, N. Yasufuku, R. Ishikura, K. Omine, S. Kawai, A. Yamawaki
  • Organizer: TC105 ISSMGE International Symposium on Geomechanics from Micro to Macro
  • Place of Presentation: United Kingdam, University of Cambridge
  • Year and Date: 2014-09-01 – 2014-09-04
• [Presentation] 繊維廃材の卓越した廃棄物の変形・強度特性に及ぼす拘束圧の影響 (2014)
  • Author(s): 宮本慎太郎, 安福規之, 石藏良平, 大嶺聖, 山脇敦
  • Organizer: 第49回地盤工学研究発表会
  • Place of Presentation: 福岡県, 北九州国際会議場
  • Year and Date: 2014-07-15 – 2014-07-17
• [Remarks] http://www7.civil.kyushu-u.ac.jp/geotech/
• [Remarks] 九州大学大学院 地盤工学研究室
  • URL: http://www7.civil.kyushu-u.ac.jp/geotech/