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液浸法実験と粒子ベースの数値計算による内部侵食の微視スケールでの可視化と把握

研究課題

研究課題/領域番号 16K18146
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 地盤工学
研究機関長岡技術科学大学

研究代表者

福元 豊  長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (60757350)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード内部侵食 / 浸透流 / 混相流 / 可視化 / 個別要素法 / 格子ボルツマン法 / 粒子シミュレーション / 地盤工学 / 防災 / シミュレーション工学 / 計算物理
研究成果の概要

地盤の内部侵食を詳細に把握するために,浸透流と土粒子を微視スケールで直接的に観察できる方法の開発を模型実験と数値計算の両面からおこなった.模型実験では,屈折率マッチング技術にもとづく方法により,土骨格中の浸透流の流速を2次元的に直接取得することができた.数値計算では,模型実験で得られた結果との比較をしながら,粒子-流体連成モデルを高度化した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

深刻な地盤災害の引き金となる内部侵食を土粒子とその間隙のスケールで可視化して把握できる方法を確立すれば,その発生・進行メカニズムへの理解を深めることが期待できる.本研究で得られた結果は,内部侵食を微視スケールで摩擦・衝突・流体などが複雑に絡み合ったマルチフィジックス現象として捉えた,新しい切り口を与えるものであると考えられる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Discrete particle simulation model for slaking of geomaterials including swelling clay minerals2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukumoto and S. Ohtsuka
    • 雑誌名

      International Journal of GEOMATE

      巻: 16(54) 号: 54 ページ: 134-139

    • DOI

      10.21660/2019.54.8230

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水・地盤連成解析手法による落差工周辺の河床構造物の安定性評価2018

    • 著者名/発表者名
      楊 宏選,福元 豊,細山田得三,大塚 悟
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1

      巻: 74(5)

    • NAID

      130007757936

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3次元粒子-流体連成計算モデルによる土中の水みち拡大過程のシミュレーション2017

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 73 号: 2 ページ: I_429-I_438

    • DOI

      10.2208/jscejam.73.I_429

    • NAID

      130006329910

    • ISSN
      2185-4661
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3-D direct numerical model for failure of non-cohesive granular soils with upward seepage flow2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fukumoto,Satoru Ohtsuka
    • 雑誌名

      Computational Particle Mechanics

      巻: なし 号: 4 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1007/s40571-017-0180-5

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 土の侵食に対する強さを定量的に測定するための模型実験方法の開発2017

    • 著者名/発表者名
      福元 豊
    • 雑誌名

      水土の知

      巻: 85(4) ページ: 74-75

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 浸透流と土粒子の直接数値計算のためのPS-MRT Lattice Boltzmannモデル2016

    • 著者名/発表者名
      福元 豊,大塚 悟
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 72 号: 2 ページ: I_335-I_343

    • DOI

      10.2208/jscejam.72.I_335

    • NAID

      130005311871

    • ISSN
      2185-4661
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 2D numerical simulation of turbulent flow inside the soil by LBM2019

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Kitao, Yutaka Fukumoto, Kazunori Fujisawa, Akira Murakami
    • 学会等名
      MPM 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乱流モデルを組み込んだ流体計算手法を用いた浸透流の直接的シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      北尾朋広,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 透明砂を用いた浸透流の直接計測手法による層流-乱流域の観察2019

    • 著者名/発表者名
      塩原祐希,宇井智章,福元 豊,大塚 悟
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Coupled particle-fluid numerical simulation model for internal erosion of granular soils with a broad particle size distribution2018

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fukumoto, Satoru Ohtsuka
    • 学会等名
      9th International Conference on Scour and Erosion
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct observation of seepage flow inside the soil matrix by using the method of RIMS2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Ui, Yutaka Fukumoto, Satoru Ohtsuka
    • 学会等名
      Indo Japan Bilateral Symposium on Futuristic Materials and Manufacturing
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 模型実験との比較による土中の浸透流の直接数値解析手法の検証2018

    • 著者名/発表者名
      福元 豊,宇井智章,清野 颯,大塚 悟
    • 学会等名
      第23回計算工学講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 土骨格中の浸透流の直接的観察手法の検討その1:RIMSを用いた模型実験2018

    • 著者名/発表者名
      宇井智章,清野 颯,福元 豊,大塚 悟
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 土骨格中の浸透流の直接的観察手法の検討その2:模型実験と数値解析の比較2018

    • 著者名/発表者名
      福元 豊,宇井智章,清野 颯,大塚 悟
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 砂粒子と間隙水を直接解いた2次元液状化シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      北尾朋広,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      2018年度農業農村工学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Numerical simulation of soil erosion by particle-fluid coupled scheme2017

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Okada, Yutaka Fukumoto, Kazunori Fujisawa, Akira Murakami
    • 学会等名
      15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] An effective direct numerical simulation model of granular soils and seepage flow by using DEM and LBM2017

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Fukumoto, Satoru Ohtsuka
    • 学会等名
      15th International Conference of the International Association for Computer Methods and Advances in Geomechanics
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 3次元粒子-流体連成モデルによる内部侵食の解析2017

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第52回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子-流体連成計算モデルを用いた浸透破壊後の解析2017

    • 著者名/発表者名
      森田健太郎,岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成29年度 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] DEM-LBM 連成計算を用いた浸透破壊後の解析2016

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第73回農業農村工学会京都支部研究発表会
    • 発表場所
      大阪リバーサイドホテル(大阪市)
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 形状を考慮した土粒子と間隙水の2次元DEM-LBM連成計算モデル2016

    • 著者名/発表者名
      齋藤雅史,福元 豊,大塚 悟
    • 学会等名
      第34回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
    • 発表場所
      ハイブ長岡(長岡市)
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] RIMSによる土粒子と浸透流の可視化方法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      清野 颯,福元 豊,大塚 悟
    • 学会等名
      第34回土木学会関東支部新潟会研究調査発表会
    • 発表場所
      ハイブ長岡(長岡市)
    • 年月日
      2016-11-02
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子-流体連成計算による粘性土の内部侵食モデル2016

    • 著者名/発表者名
      藤名瑞耀,福元 豊,岡田紘明,村上 章,藤澤和謙
    • 学会等名
      第51回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 土の侵食特性の定量的な測定方法の検討2016

    • 著者名/発表者名
      梅沢圭佑,福元 豊,大塚 悟
    • 学会等名
      第51回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒径差のある粒状体に対する内部侵食の数値計算モデル2016

    • 著者名/発表者名
      福元 豊,大塚 悟
    • 学会等名
      第51回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス(岡山市)
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 粘性土を考慮した内部侵食モデルによる粒子-流体連成シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      藤名瑞耀,福元 豊,村上 章,藤澤和謙
    • 学会等名
      第71回土木学会年次学術講演会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス(仙台市)
    • 年月日
      2016-09-07
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] DEM-LBM連成計算を用いた浸透破壊の解析2016

    • 著者名/発表者名
      岡田紘明,福元 豊,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成28年度農業農村工学会大会講演会
    • 発表場所
      江陽グランドホテルほか(仙台市)
    • 年月日
      2016-09-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 浸透流による土中の細粒分移動の粒子-流体連成シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      福元 豊,大塚 悟
    • 学会等名
      第21回計算工学講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟市)
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 個人webページ

    • URL

      http://cds.nagaokaut.ac.jp/yutakafukumoto/main_japanese.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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