Mechanisms of accelerated flow of sediment by rollers of air bubbles in soil
| Project/Area Number |
21K18741
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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 22:Civil engineering and related fields
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
海野 寿康 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (50570412)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加村 晃良 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80761387)
菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (90508342)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 不飽和土 / 間隙空気 / 気泡 / 要素試験 / 静的載荷 / 繰返しせん断 / 流動化処理土 / 液状化 / 間隙水 / 流動化処理 / ベアリング効果 / ベアリング |
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| Outline of Research at the Start |
地震や豪雨時に発生する流動性崩壊は，多量の土砂が長距離に移動する現象であるが，流下メカニズムは未だ不明である．申請者らは，これらの現象において土塊中の気泡や土砂の細粒分がベアリング効果（コロ）を発揮することが長距離移動現象の一因となっているのではないか？という仮説を立てた．本研究の目的は，提案する仮説をメカニズムに立脚した実験と理論から検証することである．
本研究では，流動模擬土に対する要素せん断実験（三軸試験，中空ねじり試験）並びに三次元個別要素法による数値実験の2つの実験実施による力学挙動の観察と実験結果に基づく構成則の開発に伴うメカニズムの解明を行い，本研究の仮説を検証する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，地震や豪雨災害時の長距離土砂が流動するメカニズムについて，流動化処理土や高流動コンクリートで考慮されている供試体中の気泡（間隙空気）のベアリング効果を検討するため不飽和土中の間隙水，間隙空気の挙動に着目した研究を行う．
不飽和土中の間隙空気（気泡）の挙動について，要素せん断試験を用いてせん断強度への効果を観察し，従来，毛管張力の効果によりせん断抵抗が増加するとされてきた間隙空気が，一方で，コンクリート工学分野においてベアリング効果と呼ばれ流動性を増す，即ち，せん断抵抗を低下させる効果を発揮するという事実に基づき，土中内でもその効果を発揮するか調べる。さらにその挙動が観察できた場合，理論的に説明するため数値実験や数値シミュレーションによる再現を試みる．
2023年度は，研究3年目として2021，2022年度同様に申請者が実施していた不飽和土の静的せん断，繰返しせん断挙動の観察を行うための不飽和静的／動的せん断試験を実施するとともに継続して数値解析による検討を行った．不飽和土の検討は，コンクリート用空気連鋼剤を注入し土中の間隙水，間隙空気の状態を変化させた供試体を用いて要素試験を行い，単調載荷時の条件を変えた場合の力学挙動を観察した．いくつかの要素試験の結果，土中の気泡サイズを故意に変えた試験の実施より間隙空気圧，間隙水圧の挙動並びにせん断抵抗の低下について特徴的な挙動が観察され，その挙動について数値解析によるモデル化を試みた．さらに，昨年度実施して得られた流動化処理土に関する知見について，データをまとめて論文集に投稿，掲載された．さらに要素試験，数値解析的検討の過程から土砂のせん断強度の変化や挙動には土中の間隙空気だけでなく，土砂自体の粒子形状も大きく影響している可能性が示唆される結果がいくつか得られた為，研究分担者が新たに粒子形状の効果についても検討を行った．
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
