Development of an extremely high speed unconfined compression apparatus and its application to peat
| Project/Area Number |
23K04035
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22030:Geotechnical engineering-related
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| Research Institution | Akita National College of Technology |
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Principal Investigator |
山添 誠隆 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60760238)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 聡 北海道大学, 公共政策学連携研究部, 教授 (70470127)
荻野 俊寛 秋田大学, 理工学研究科, 准教授 (80312693)
田中 将樹 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60353231)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
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| Keywords | 泥炭 / 一軸圧縮試験 / 非排水せん断強さ |
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| Outline of Research at the Start |
北日本を中心に広範囲に分布する泥炭地盤は、未分解な植物繊維を主な構成物とし、せん断強さが著しく小さい。そのため、この地盤上に構造物を構築するときには、強度特性の把握が不可欠である。泥炭は初期透水性の高さに起因して室内試験の信頼性が低いとされており、せん断強さはサウンディングの結果を用いて経験的な方法で決めているのが現状である。本研究では、試験中の体積変化を許さない超高速一軸圧縮試験機を新たに開発し、泥炭の応力ひずみ関係、並びにピーク強度を明らかにする。泥炭は特殊土に区分されるが、一般土と同様、室内試験の結果に基づき基礎地盤の安定性を評価するという、本来あるべき設計の姿を目指していく。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、初期透水性が高い泥炭であっても試験中の体積変化を許さない超高速一軸試験機を開発すること、および、開発した試験機を用いて泥炭の応力ひずみ関係および破壊強度を明らかにすることである。そのために実施した2023年度の研究成果は次のとおりである。
(1)秋田高専のロボットコンテスト部（以下ロボコン部）の協力を得て新たに超高速一軸試験機を開発した。この試験機は動力部にギアードDCモーターを採用し、モーターの回転運動をラック&ピニオンで一軸方向に圧縮する直線運動に変換することで、最大で1000%の軸ひずみ速度を実現した。
(2)北海道内で採取された不攪乱泥炭試料に対して，軸ひずみ速度を0.1, 1, 10, 100, 1000%/minに変化させた一軸圧縮試験を実施した。試験中，供試体の変形挙動をデジタルカメラで撮影した。PIV解析（粒子画像流速測定法）を用いて撮影された画像を解析し，供試体の体積変化（体積ひずみ）を求めた。
(3)実験結果よりひずみ速度が100%/min以上になると体積ひずみがほぼゼロとなり非排水条件が満たされること，また応力ひずみ関係に明確なピーク強度が現れ，すべり面が形成され破壊する様子が観察された。
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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
研究計画に記載したとおり、試験機の製作はロボコン部のオフシーズンに限定されるため、申請年度に当たる2022年度後半から一部製作作業を前倒しして実施した。そのため，試験機の製作は順調に進み、2023年の後半にはデモ機が完成し、動作検証とダミー供試体を用いた模擬実験を開始した。また、2024年度から実施する予定であった不攪乱泥炭試料を用いた実験にも着手した。ただし、試験機のガイド装置には一部改善の余地があること、および、圧縮力の最大容量を高めるために高トルクモーターへの切り替えが必要である点から、進捗状況としては上記の区分にあると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度についても、研究代表者が中心となり、基本的には当初の研究計画に沿って研究を遂行する。2023年度の夏に北海道内で不攪乱泥炭試料を採取した。2024年度はこの試料を用いて2023年度と同様の試験を行い、得られた試験結果の再現性を評価する。また、粘土供試体についても泥炭と同じような試験の実施を計画しており、泥炭との相違を明らかにする。一軸圧縮試験前に供試体のサクションの測定を行うことにより乱れの影響を定量的に評価する。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
