宇宙線を利用した超小型物理探査装置の開発とため池群の広域リスク評価
| Project/Area Number |
19K22349
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
西村 伸一 岡山大学, 環境生命科学研究科, 教授 (30198501)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 俊文 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (30342546)
珠玖 隆行 岡山大学, 環境生命科学研究科, 准教授 (70625053)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
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| Keywords | ミューオン探査 / 物理探査 / 地盤密度探査模型実験 / ため池堤体の安定性 / ため池群 / リスク評価 / 氾濫被害解析 / 宇宙線ミュー粒子 / ため池 / データ解析 |
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| Outline of Research at the Start |
堤防やため池の決壊もしくは損傷の原因としては，越流，浸透破壊，すべり破壊が見られる．この決壊および損傷原因の中で，パイピングとせん断破壊に対しては，堤体内部の弱部の推定が重要である．しかし，これは，ため池個数が膨大であるため，事実上不可能である．この問題を解決するためには，物理探査が最も有効な手段である．本研究では，宇宙線の一つであるミュー粒子物理探査を利用して，地盤同定の高精度化を図る．データを有効活用するためには，解析も超簡便化を図る必要があるが，このために，統計解析手法の一つである応答曲面法を適用する．この研究の達成によって，広範囲の効率的リスク評価を可能とする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
西日本豪雨災害においは，多くのため池が損傷を受けた．この決壊および損傷原因の中で，パイピングとせん断破壊に対しては，堤体内部の弱部の推定が重要である．しかし，広域リスク評価の実施にあたって，ため池個数は膨大であり，一市町村をとってみても，地区全体のリスク評価を行うことは事実上不可能である．地質調査は，ボーリングが基本であるが，非常に時間とコストがかかる．この問題を解決するのは，最も簡便に地質情報（ここでは，地盤強度）を計測できる物理探査が最も有効な手段と考えられる．本研究では，宇宙線の一つであるミュー粒子物理探査を利用して，地盤同定の高精度化を図る．この目的に対して，効率的に多点でミューオン探査を実施するため，電気式コーン貫入試験(CPTU）による穿孔を利用したクロスホールミューオン探査手法の確立を目指している．2020年度は，この完成に向けて，基礎実験を実施した．最初に，模型土層を作成し，2機のミューオン探査用シンチレータを，模型土層を挟むように分離して配置し，模型地盤内部密度の同定可能性を検討した．主に，計測器の設置方法と計測精度を検討するため，シンチレータの設置角度を変更して試験を繰り返した．結果として，本研究において採用している，2機のシンチレータの分離設置手法による地盤内部密度同定について，その可能性を確認することができた．この結果は，シンチレータを狭い孔の中でも使用できる可能性を示唆している．一方，2020年度の実験結果によると，その計測精度に課題を残した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本来，2020年度で研究を完成させる予定であったが，2019年度に，試験装置の設計見直しの必要が生じ，この時点で最初の遅れが生じた．2020年度は，設計上の問題点を克服すべく，既存型のミューオン探査装置を使用して基礎的検討を行い，試験機の再設計をする予定であった．しかし，2020年度前半は，コロナ禍のため，実験実施が不可能な状況となった．結果として，年度後半からの実験開始となったため，さらに進捗に遅れが生じる結果となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は，達成されていないクロスホールミューオン探査装置の開発と，基礎実験を達成する予定である．具体的には，次の手順によって研究を進める．
(1) 既存型ミューオン探査装置を用い，2020年度から開始した模型実験を継続する．これによって，計測精度を担保する方法を明らかにする．(2) 孔の中で使用する小型シンチレータの設計を行う．(3) 完成されたシンチレータを使用し，模型地盤によって内部密度を計測する．(4) 最終的に，現地での使用に向けてシンチレータの最適な設置方法と計測方法を明らかにする．
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Report
(2 results)
Research Products
(33 results)
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[Journal Article] Disaster report of 2018 July heavy rain for geo-structures and slopes in Okayama2020
Author(s)
Nishimura, S., Takeshita, Y., Nishiyama, S., Suzuki, S., Shibata, T., Shuku, T., Komatsu, M., and Kim, B.
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Journal Title
Soils and Foundations
Volume: 60(1)
Pages: 300-314
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Evaluation of liquefaction probability of earth-fill dam over next 50 years using geostatistical method based on CPT2019
Author(s)
Imaide, K., Nishimura, S., Shibata, T., Shuku, T., Murakami, A. and Fujisawa, K.
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Journal Title
Soils and Foundations
Volume: 59(6)
Pages: 1758-1771
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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