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粒状体の準静的流れから高速流れへの移行に関する基礎的研究

研究課題

研究課題/領域番号 16360233
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 地盤工学
研究機関埼玉大学

研究代表者

小田 匡寛  埼玉大学, 大学院理工学研究科, 教授 (90008855)

研究分担者 岩下 和義  埼玉大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (40203377)
岸野 佑次  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (00005448)
鈴木 輝一  埼玉大学, 大学院理工学研究科, 助教授 (70282423)
風間 秀彦  埼玉大学, 地圏科学研究センター, 教授 (40008868)
川本 健  埼玉大学, 工学部, 助手 (50292644)
研究期間 (年度) 2004 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
11,500千円 (直接経費: 11,500千円)
2006年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2005年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
2004年度: 7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
キーワード粒状体 / 流れのメカニズム / せん断帯 / 画像解析 / 数値シミュレーション / 実験
研究概要

土構造物は、壊れてはならないとの前提で設計される。しかし現実には、土構造物の基礎地盤の破壊は毎年繰り返され、流れる土砂は土木構造物に大きな被害を及ぼし続けている。この事実は、破壊後の土の挙動がいかに重要であるかを示している。土の破壊は、せん断帯に沿う準静的な滑りから始まり、条件によっては高速な流れへと移行する。この移行現象は、土石流の制御や被害の軽減を考えなければならない技術者にとって、きわめて緊急かっ重要な課題であると言わざるを得ない。本年度は、二次元せん断装置を使った室内実験と数値シミュレーションを行い、準静的から高速までの流動特性について検討し、次の結果を得た。
1)2次元のせん断流れ実験装置により、高速流れにある粒子を高速ビデオの画像を処理することによって追跡し、粒子移動・回転を高精度に捉え、粒状温度分布、粒子密度分布、速度分布、速度勾配を量的に把握した。この実験成果を、数値シミュレーション結果、理論的な予測と照合することによって、粒子レベルでの静的流れから高速流れへの移行機構について明らかにした。
2)マイクロフォカスX-線CTにより3次元で静的せん断帯の構造変化を観察することにより、その粒子レベルでの流動メカニズムを解明した。また、準静的流れにある粒状体の微視的構造を数量化する一般的な手法を提案した。
3)個別要素法(DEM)により、準静的から高速流れへの移行を数値解析的にシミュレーションし、物理実験との定性的な一致を確認した。また、水との練成を考慮した数値解析的にシミュレーションの有効性が確認できたので、今後、液相の効果を考慮した高速流れへの移行問題を数値的に解明する予定である。

報告書

(4件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2007 2006 2005 2004 その他

すべて 雑誌論文 (35件)

  • [雑誌論文] Simulation of upward seepage flow in a single column of spheres using distinct-element method with fluid-particle interaction2007

    • 著者名/発表者名
      K.Suzuki, J.P.Bardet, M.Oda, K.Iwashita, Y.Tsuji, T.Tanaka, T.Kawaguchi
    • 雑誌名

      J. Geotechnical & Geoenvironmental Engrg. ASCE Vol. 133 (1)

      ページ: 104-109

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simulation of upward seepage flow in a single column of spheres using distinct-element method with fluid-particle interaction2007

    • 著者名/発表者名
      K.Suzuki, J.P.Bardet, M.Oda, K.Iashita, Y.Tsuji, T.Tanaka, T.Kawaguchi
    • 雑誌名

      J. Geotechnical & Geoenvironmental Engrg. ASCE Vol.133(1)

      ページ: 104-109

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Simulation of upward seepage flow in a single column of spheres using distinct-element method with fluid-particle interaction2007

    • 著者名/発表者名
      K.Suzuki, J.P.Bardet, M.Oda, K.Iwashita, Y.Tsuji, T。Tanaka, T.Kawaguchi
    • 雑誌名

      J. Geotechnical & Geoenvironmental Engreg. ASCE Vol.133(1)

      ページ: 104-109

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a three-dimensional fabric analysis method using scanning lines and its applications for X-ray CT image of geomaterials2006

    • 著者名/発表者名
      T.Takemura, M.Takahashi, M.Oda
    • 雑誌名

      Advances in the application of X-Ray tomography to Geomechanics, HERMES Science, Publishing Ltd, GeoX 2006 (edt. by Desrues, J., Viggiani, G.&Besuelle, P.)

      ページ: 2006-2006

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 多方向走査線を用いた異方性材料の3次元構造解析法-X線CT画像への適用-2006

    • 著者名/発表者名
      竹村貴人, 高橋学, 小田匡寛, 飛来秀和, 村越厚志, 三浦真
    • 雑誌名

      日本非破壊検査 第55巻、5号

      ページ: 221-226

    • NAID

      10017426390

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of a three-dimensional fabric analysis method using scanning lines and its applications for X-ray CT image of geomaterials2006

    • 著者名/発表者名
      T.Takemura, M.Takahashi, M.Oda
    • 雑誌名

      Advances in the application of X-Ray tomography to Geomechanics, HERMES Science, Publishing Ltd (edt. by Desrues, J., Viggiani, G & Besuelle, P.) GeoX 2006

      ページ: 277-283

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 多方向走査線を用いた異方性材料の3次元構造解析法-X線CT画像への適用-2006

    • 著者名/発表者名
      竹村貴人、高橋学、小田匡寛、飛来秀和、村越厚志、三浦真
    • 雑誌名

      日本非破壊検査 第55巻、5号

      ページ: 221-226

    • NAID

      10017426390

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 多方向走査線を用いた異方性材料の3次元構造解析法 -X線CT画像への適用-2006

    • 著者名/発表者名
      竹村貴人, 高橋学, 小田匡寛, 飛来秀和, 村越厚志, 三浦真
    • 雑誌名

      日本非破壊検査 第55巻、5号

      ページ: 221-226

    • NAID

      10017426390

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of a three-dimensional fabric analysis method using scanning lines and its applications for X-ray CT image of geomaterials2006

    • 著者名/発表者名
      T.Takemura, M.Takahashi, M.Oda
    • 雑誌名

      in Advances in the application of X-Ray tomography to Geomechanics, HERMES Science Publishing Ltd (edt. by Desrues, J., Viggiani, G. & Besuelle, P.), GeoX 2006,

      ページ: 277-283

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Microstructure in shear band observed by microfocus X-ray computed tomography(,Author's reply), Geotechnique2005

    • 著者名/発表者名
      M.Oda, T.Takemura, M.Takahashi
    • 雑誌名

      Geotechnique Vol. 55, NO. 4

      ページ: 333-335

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental study on stress ratio in rapid granular shear flow2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ichiba, K.Iwashita, M.Oda
    • 雑誌名

      Powders and Grains, Taylor & Francis Group, London, ISBN 0 415 38348 X

      ページ: 751-755

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] State dependent dilatancy relationship for sands2005

    • 著者名/発表者名
      M.F.Ma'ruf, K.Suzuki, M.Oda
    • 雑誌名

      Australian Geomechanics Vol. 40(4)

      ページ: 89-62

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure in shear band observed by microfocus X-ray computed tomography (Author's reply)2005

    • 著者名/発表者名
      M.Oda, T.Takemura, M.Takahashi
    • 雑誌名

      Geotechnique Vol.55, No.4

      ページ: 333-335

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Experimental study on stress ratio in rapid granular shear flow2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ichiba, K.Iwashita, M.Oda
    • 雑誌名

      Powders and Grains, Taylor & Francis Group, London ISBN 0 415 38348

      ページ: 751-755

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] State dependent dilatancy relationship for sands2005

    • 著者名/発表者名
      M.F.Ma'ruf, K.Suzuki, M.Oda
    • 雑誌名

      Australian Geomechanics 40(4)

      ページ: 89-96

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Microstructure in shear band observed by microfocus X-ray computed tomography2005

    • 著者名/発表者名
      M.Oda, T.Takemura, M.Takahashi
    • 雑誌名

      Geotechnique Vol.55,No.4

      ページ: 333-335

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental study on stress ratio in rapid granular shear flow2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ichiba, K.Iwashita, M.Oda
    • 雑誌名

      Powder & Grains 2005,Stuttgart, Germany

      ページ: 751-755

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental study on stress ratio in rapid granular shear flow2005

    • 著者名/発表者名
      K.Ichiba, K.Iwashita, M.Oda
    • 雑誌名

      Powders & Grains, Stuttgart, Germany (In press)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Microstructure in shear band observed by microfocus X-ray computed tomography, Geotechnique2004

    • 著者名/発表者名
      M.Oda, T.Takemura, M.Takahashi
    • 雑誌名

      Geotechnique Vol. 54, NO. 8

      ページ: 539-542

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Comparison between numerical and laboratory tests of rapidly sheared granular materials2004

    • 著者名/発表者名
      K.Iwashita, K.Ichiba, M.Oda
    • 雑誌名

      Numerical Modeling in Micromechanics via Particle Methods-2004, Taylor&Francis Group, London, ISBN 90 5809 679 3 (Shimizu, Hart & Cundall (eds.))

      ページ: 429-434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Normalized plastic work of sand under undrained monotonic loading condition2004

    • 著者名/発表者名
      M.F.Ma'ruf, K.Suzuki, M.Oda, M.Yoshimine
    • 雑誌名

      J. Applied Mechanics Vol. 7

      ページ: 57-64

    • NAID

      130004091619

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高速せん断装置による粒状体の流動特性の研究2004

    • 著者名/発表者名
      岩下和義, 一場勝幸, 小田匡寛
    • 雑誌名

      土木学会論文集 No.764/III-67

      ページ: 147-156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高速せん断装置による粒子流れの応力の測定に関する研究2004

    • 著者名/発表者名
      一場勝幸, 岩下和義, 小田匡寛
    • 雑誌名

      応用力学論文集(土木学会) Vol. 7

      ページ: 805-512

    • NAID

      130004091646

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Microstructure in shear band observed by microfocus X-ray computed tomography2004

    • 著者名/発表者名
      M.Oda, T.Takemura, M.Takahashi
    • 雑誌名

      Geotechnique Vol.54, No.8

      ページ: 539-542

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要 2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Comparison between numerical and laboratory tests of rapidly sheared granular materials.2004

    • 著者名/発表者名
      K.Iwashita, K.Ichiba, M.Oda
    • 雑誌名

      Numerical Modeling in Micromechanics via Particle Methods-2004, (Shimizu, Hart & Cundall (eds)), Taylor & Francis Group, London ISBN905809 679

      ページ: 429-434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Normalized plastic work of sand under undrained monotonic loading condition2004

    • 著者名/発表者名
      M.F.Ma'ruf, K.Suzuki, M.Oda, M.Yoshimine
    • 雑誌名

      J. Applied Mechanics Vol.7

      ページ: 57-64

    • NAID

      130004091619

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高速せん断装置による粒状体の流動特性の研究2004

    • 著者名/発表者名
      岩下和義、一場勝幸、小田匡寛
    • 雑誌名

      土木学会論文集 No.764/III-67

      ページ: 147-156

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高速せん断装置による粒子流れの応力の測定に関する研究2004

    • 著者名/発表者名
      一場勝幸、岩下和義、小田匡寛
    • 雑誌名

      応用力学論文集(土木学会) Vol.7

      ページ: 805-812

    • NAID

      130004091646

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高速せん断試験装置による粒状体の流動特性の研究2004

    • 著者名/発表者名
      岩下和義, 一場勝幸, 小田匡寛
    • 雑誌名

      土木学会論文集 No.746 III-67

      ページ: 147-156

    • NAID

      10012757870

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 高速せん断試験装置による粒子流れの応力の測定に関する研究2004

    • 著者名/発表者名
      一場勝幸, 岩下和義, 小田匡寛
    • 雑誌名

      応用力学論文集 Vol.7

      ページ: 805-812

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 粒状要素法シミュレーション試験による固有状態弾塑性モデルの検証2004

    • 著者名/発表者名
      鄒 春躍, 岸野佑次
    • 雑誌名

      土木学会応用力学論文集 Vol.7

      ページ: 747-756

    • NAID

      130004091639

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Three-dimensional fabric analysis for anisotropic material using multi-directional scanning line-Application to X-ray CT image-

    • 著者名/発表者名
      T.Takemura, M.Takahashi, M.Oda, H.Hirai, A.Murakoshi, M.Miura
    • 雑誌名

      Material Transaction (in press)

    • NAID

      10019485987

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Three-dimensional fabric analysis for anisotropic material using multi-directional scanning line - Application to X-ray CT image

    • 著者名/発表者名
      T.Takemura, M.Takahashi, M.Oda, H.Hirai, A.Murakoshi, M.Miura
    • 雑誌名

      Material Transaction (in press)

    • NAID

      10019485987

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 円盤型粒子を用いた高速せん断流れで生じるせん断応力の特性

    • 著者名/発表者名
      一場勝幸、岩下和義、小田匡寛
    • 雑誌名

      土木学会論文集 (査読中)

    • NAID

      130004468231

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Tree-dimensional fabric analysis for anisotropic material using multi-directional scanning line-Application to X-ray CT image-

    • 著者名/発表者名
      T.Takemura, M.Takahasi, M.Oda, H.Hirai, A.Murakoshi, M.Miura
    • 雑誌名

      Material Transaction (in press)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書

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公開日: 2004-04-01   更新日: 2016-04-21  

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