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気泡の発生・発達を考慮した地盤の浸透破壊のメカニズム解明と対策方法の検討

研究課題

研究課題/領域番号 18560485
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 地盤工学
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

前田 健一  名古屋工業大学, 工学研究科, 准教授 (50271648)

研究分担者 中井 照夫  名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (00110263)
張 峰 (張 鋒)  名古屋工業大学, 工学研究科, 教授 (70303691)
檜尾 正也 (桧尾 正也)  名古屋工業大学, 工学研究科, 助教 (00335093)
研究期間 (年度) 2006 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,860千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 360千円)
2007年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2006年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
キーワード浸透破壊 / 気泡 / 溶存酸素量DO / 進行性破壊 / PIV / Smoothed Particle Hydrodynamics / 三相連成 / 不飽和 / 過飽和水 / SPH / 連成解析
研究概要

浸透破壊時に地盤内に存在する気泡がどのような影響をもたらすかを模型実験で調べた。気泡の発生要因として、あらかじめ地盤内に封入された気体のほかに、理論的に水に溶解できる気体量よりも多くの気体が溶けた状態(過飽和状態)の水から不安定な空気が気泡となって発生するものが挙げられる。気泡の発生ポテンシャルとしてDO(溶存酸素量)と温度から理論的な飽和曲線からの相対的距離を用いた指標を提案し、その有効性を示した。模型実験と画像解析であるPIV(Particle Image Velocimetry)を用いて気泡が発生した地盤の挙家動を視覚・定量的に捉えた。その結果、地盤内に浸透する水が過飽和状態である場合、水中に溶け込んだ不安定な空気が水温変化や流れによる粒子との接触によって微細な気泡となって発生する。これらの気泡は浸透流によって徐々に集まり、大きな気泡に発達する。発達した気泡はやがて地盤外へ抜け出すが、下流側から気泡が抜ける際に土粒子が押し流され上流側が徐々に陥没する。このように,気泡の増加による限界動水勾配の低下(地盤の強度低下)と浸透距離の減少によるミクロレベルでの動水勾配の上昇(浸透力の増加)によって突然破壊が生じることを定量的に明らかにした。
本研究ではメッシュフリー法であるSmoothed Particle Hydrodynamics(SPH)法を用いて、distinctな手法と連続体的な手法の長所を生かした浸透破壊解析手法の開発を行った。解析では気泡のダイナミクスを取り入れ固・液・気体の三相の連成解析を可能にした。密度が大きく異なる物質の界面が存在する場合でも密度算定を精度良くできるようにし,固・液・気の三相連成を可能にした。
以上のことから気泡の発生・発達を有する場合の浸透破壊のメカニズムとその表現を可能にした。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 研究成果

    (41件)

すべて 2007 2006 その他

すべて 雑誌論文 (24件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (15件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Changing grading of soil: effect on critical states2007

    • 著者名/発表者名
      D. M. Wood and K. Maeda
    • 雑誌名

      Acta Geotechnica 3

      ページ: 3-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「粒子特性の評価と工学的意義」粒子の集合体としての評価と力学挙動2007

    • 著者名/発表者名
      前田健一, 他3名
    • 雑誌名

      土と基礎 55

      ページ: 31-39

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「粒子特性の評価と工学的意義」粒子の集合体としての評価と力学挙動2007

    • 著者名/発表者名
      松島亘志, 前田健一, 石川達也
    • 雑誌名

      土と基礎 55

      ページ: 37-44

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on seepage failure of sand ground with account for generation and development of air bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI and K. MAEDA
    • 雑誌名

      13th Asian Regional Conference of Soil Mechanics & Geotechnical Engineering 13

      ページ: 571-574

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seepage Failure Analysis with Evolurion of air bubbles by SPH2007

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA and H. SAKAI
    • 雑誌名

      New frontiers in Chinese and Japanese Geotechniques(3rd Sino-Japan Geotechnical Symposium.) 3

      ページ: 402-409

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Changing grading of soil : effect on critical states2007

    • 著者名/発表者名
      D. M. Wood, K. Maeda
    • 雑誌名

      Acta Geotechnica 3

      ページ: 3-14

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Estimation of mechanical behaviours of Paticulate Assembly2007

    • 著者名/発表者名
      K. Maeda, et. al.
    • 雑誌名

      Tsuchi-to-kiso, JGS

      ページ: 31-39

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Estimation of grain shape and mechanical behaviours of granular materials with different grain shape2007

    • 著者名/発表者名
      T. Matsushima, K. Maeda, T. Ishikawa
    • 雑誌名

      Tsuchi-to-kiso, JGS

      ページ: 37-44

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A study on seepage failure of sand ground with account for generation and development of air bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI, K. MAEDA
    • 雑誌名

      13th Asian Regional Conference of Soil Mechanics & Geotechnical Engineering 13

      ページ: 571-574

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Influence of grain properties on macro mechanical behaviors of granular media by DEM2007

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA, H. Hirabayashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mechanics 9

      ページ: 623-630

    • NAID

      130004258439

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Changing grading of soil: effect on critical states2007

    • 著者名/発表者名
      D.M.WOOD and K.MAEDA
    • 雑誌名

      Acta Geotechnica on-line

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on seepage failure of sand ground with account for gen-eration and development of air bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      H.SAKAI and K.MAEDA
    • 雑誌名

      13th Asian Regional Conference of Soil Mechanics & Geotechnical Engineering 13

      ページ: 571-574

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seepage Failure Analysis with Evolution of air bubbles by SPH2007

    • 著者名/発表者名
      K.MAEDA and H.SAKAI
    • 雑誌名

      New frontiers in Chinese and Japanese Geotechniques (3rd Sino-Japan Geotechnical Symposium.) 3

      ページ: 402-409

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A study on seepage failure of sand ground with account for generation and development of air bubbles, 2007.2007

    • 著者名/発表者名
      K.MAEDA, H.SAKAI
    • 雑誌名

      Proceedings of 13^<th> Asian Regional Conference of Soil mechanics and Geotechnical Engineering Vol.13(掲載決定)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] 浸透による矢板周りの変形・破壊挙動に及ぼす気泡の影響2007

    • 著者名/発表者名
      坂井宏隆, 山越陽介, 前田健一
    • 雑誌名

      第42回地盤工学研究発表会概要集 Vol.42(CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Smoothed Particle Hydrodynamics法を用いた地盤め浸透による進行破壊挙動の再現2007

    • 著者名/発表者名
      前田健一, 坂井宏隆
    • 雑誌名

      第42回地盤工学研究発表会概要集 Vol.42(CD-ROM)

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] SPH法による気相のダイナミクスを考慮した地盤の連成浸透破壊解析2007

    • 著者名/発表者名
      前田健一, 坂井宏隆
    • 雑誌名

      第12回計算工学講演会講演集 Vo1.12(CD-ROM)

    • NAID

      40015614397

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Influence of grain properties on macro mechanical behaviors of granular media by DEM2006

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA and H. Hirabayashi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Mechanics 9

      ページ: 623-630

    • NAID

      130004258439

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seepage failure of granular ground accounting for soil-water-gas interaction2006

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI and K. MAEDA
    • 雑誌名

      International Symposium on Geotechnics of Particulate Media 1

      ページ: 273-279

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of seepage failure analysis method of ground with Smoothed Particle Hydrodynamics2006

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA, H. SAKAI and M. SAKA
    • 雑誌名

      Journal of Structural and earthquake engineering, JSCE 23

      ページ: 307-319

    • NAID

      130004442351

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seepage failure of granular ground accounting for soil-water-gas interaction2006

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI, K. MAEDA
    • 雑誌名

      International Symposium on Geotechnics of Particulate Media

      ページ: 273-279

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of seepage failure analysis method of ground with Smoothed Particle Hydrodynamics2006

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA, H. SAKAI, M. SAKA
    • 雑誌名

      Journal of Structural and earthquake engineering JSCE 23

      ページ: 307-319

    • NAID

      130004442351

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Seepage failure of granular ground accounting for soil-water-gas interaction2006

    • 著者名/発表者名
      H.SAKAI, K.MAEDA
    • 雑誌名

      International Symposium on Geotechnics of Particulate Media Vol.1

      ページ: 273-279

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Seepage Failure Analysis with Evolution of air bubbles by SPH

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA, H. SAKAI
    • 雑誌名

      New frontiers in Chinese and Japanese Geotechniques (3rd Sino-Japan Geotechnical Symposium.) 3

      ページ: 402-409

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A study on seepage failure of sand ground with account for generation and development of air bubbles"2007

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI
    • 学会等名
      13th Asian Regional Conference of Soil mechanics and Geotechnical Engineering
    • 発表場所
      カルカタ会議場・インド
    • 年月日
      2007-12-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A study on seepage failure of sand ground with account for generation and development of air bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI, K. MAEDA
    • 学会等名
      13th Asian Regional Conference of Soil Mechanics & Geotechnical Engineering
    • 発表場所
      Kolkata, India
    • 年月日
      2007-12-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] A study on seepage failure of sand ground with account for generation and development of air bubbles2007

    • 著者名/発表者名
      坂井 宏隆
    • 学会等名
      13th Asian Regional Conference of Soil mechanicsand Geotechnical Engineering
    • 発表場所
      カルカタ会議場・インド
    • 年月日
      2007-12-13
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Seepage Failure Analysis with Evolution of air bubbles by SPH2007

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA
    • 学会等名
      New frontiers in Chinese and Japanese Geotechniques(3rd Sino-Japan Geotechnical Symposium.)
    • 発表場所
      重慶・中国
    • 年月日
      2007-12-08
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Seepage Failure Analysis with Evolution of air bubbles by SPH2007

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA
    • 学会等名
      New frontiers in Chinese and Japanese Geotechniques (3rd Sino-Japan Geotechnical Symposium.)
    • 発表場所
      China
    • 年月日
      2007-12-08
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 浸透による矢板周りの変形・破壊挙動に及ぼす気泡の影響2007

    • 著者名/発表者名
      坂井宏隆
    • 学会等名
      第42回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場・名古屋
    • 年月日
      2007-07-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Smoothed Particle Hydrodynamics法を用いた地盤の浸透による進行破壊挙動の再現2007

    • 著者名/発表者名
      坂井宏隆
    • 学会等名
      第42回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場・名古屋
    • 年月日
      2007-07-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Influence of evolution of air bubble on deformation-failure of ground around sheet-pile induced by seepage2007

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI
    • 学会等名
      42th National Conference on Geotechnical Eng
    • 発表場所
      Nagoya International Center, Nagoya
    • 年月日
      2007-07-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Reproduction of progressive failure of ground due to seepage by Smoothed Particle Hydrodynamics2007

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA
    • 学会等名
      42th National Conference on Geotechnical Eng
    • 発表場所
      Nagoya International Center, Nagoya
    • 年月日
      2007-07-06
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] SPH法による気相のダイナミクスを考慮した地盤の連成浸透破壊解析2007

    • 著者名/発表者名
      前田健一
    • 学会等名
      第12回計算工学講演会講演集
    • 発表場所
      代々木国際会議場・東京
    • 年月日
      2007-05-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Coupling Analysis of seepage failure of ground with Bubble dynamics by SPH2007

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA
    • 学会等名
      12th National Conference on Computing Engineering
    • 発表場所
      Yoyogi international center, Tokyo
    • 年月日
      2007-05-15
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Influence of grain properties on macro mechanical behaviors of granular media by DEM2006

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA
    • 学会等名
      9th Symposium on Applied Mechanics
    • 発表場所
      京都大学・京都
    • 年月日
      2006-09-19
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Influence of grain properties on macro mechanical behaviors of granular media by DEM2006

    • 著者名/発表者名
      K. MAEDA
    • 学会等名
      9th Sympo. on Applied Mechanics
    • 発表場所
      Kyoto Univ., Kyoto
    • 年月日
      2006-09-19
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Seepage failure of granular ground accounting for soil-water-gas interaction2006

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI
    • 学会等名
      International Symposium on Geomechanics and Geotechnics of Particulate Media
    • 発表場所
      山口大学・山口
    • 年月日
      2006-09-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Seepage failure of granular ground accounting for soil-water-gas interaction2006

    • 著者名/発表者名
      H. SAKAI
    • 学会等名
      International Symposium on Geotechnics of Particulate Media
    • 発表場所
      Yamaguchi Univ, Yamaguchi
    • 年月日
      2006-09-12
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より

    • URL

      http://www.cm.nitech.ac.jp/maeda-lab/

    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [備考]

    • URL

      http://www.cm.nitech.ac.jp/maeda-lab/

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

URL: 

公開日: 2006-04-01   更新日: 2016-04-21  

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