| 研究課題/領域番号 |
16H02361
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
地盤工学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
京谷 孝史 東北大学, 工学研究科, 教授 (00186347)
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| 研究分担者 |
森口 周二 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20447527)
寺田 賢二郎 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (40282678)
松原 成志朗 東北大学, 工学研究科, 助教 (40823638)
山田 正太郎 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70346815)
大河原 正文 岩手大学, 理工学部, 准教授 (80223741)
加藤 準治 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00594087)
長田 昌彦 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (00214114)
高瀬 慎介 東北大学, 工学研究科, 助教 (00748808)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
43,160千円 (直接経費: 33,200千円、間接経費: 9,960千円)
2019年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2018年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2016年度: 21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円)
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| キーワード | 膨潤性岩盤 / 地下構造物 / マルチスケール / マルチフィジックス / 数値解析 / スメクタイト膨潤試験 / 膨潤試験装置 / トンネル掘削解析 / 膨潤解析 / 修正カムクレイモデル / ３次元有限要素法 / スメクタイト類 / 膨潤挙動 / 岩盤力学 / 岩石膨潤現象 / スメクタイト鉱物 / 岩盤工学 |
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| 研究成果の概要 |
スメクタイトの膨潤による地中構造物の経年劣化問題の解決のため，岩盤の膨潤挙動に対するマルチフィジックス・マルチスケール岩盤力学解析モデルを開発した．まず，モンモリロナイト試薬を用いた膨潤実験を実施して，スメクタイトの吸水膨潤挙動を記述する熱力学モデルを定式化した．一方で，修正カムクレイモデルを基礎に強度と剛性が低下する岩盤の力学挙動を扱う数理モデルを定式化し，それに熱力学的膨潤モデルを組み込んで岩盤の膨潤に伴う劣化を表現するマルチスケール・マルチフィジックス解析モデルを開発した．検証例題として膨潤性岩盤に構築されたトンネルの応力変形照査解析を実施し，提案理論の有効性および発展性を確認した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，建設から数十年経つトンネル等の地下構造物が，岩盤の膨潤によって損傷し，その機能が著しく劣化する事象が多数生起しており，道路や橋梁などと共に社会基盤施設の健全な維持管理の大きな問題の一つとして顕現している．本研究は，そうした維持管理技術の高度化に資する点に社会的意義がある．また，本研究はスメクタイトの化学的な吸水膨潤挙動に対する熱力学モデルの定式化と，岩盤の材料劣化にともなう剛性と強度の低下を表現できる数値解解析モデルを融合させたマルチスケール・マルチフィジックス岩盤解析モデルの開発を通して，岩盤の力学挙動を扱うための新しいアプローチ手法の確立に取り組んだ点に学術的意義がある．
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