| 研究課題/領域番号 |
19K15093
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分22030:地盤工学関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所 |
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研究代表者 |
中村 圭太 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 研究官 (00827347)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2019年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 土壌汚染 / MPM / 剛体 / 摩擦接触 / 連続体 / 接触問題 / NAPL / 多相浸透流 / 3相特性曲線 / 圧力-飽和度関係 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
石油や揮発性有機化合物などの非水溶性液体(NAPL)は、地中で複雑な多相の流れを形成して土壌汚染を引き起こす。このような土壌汚染を水-NAPL-空気3相の浸透解析で検討する際は、土粒子間隙における3相の圧力-飽和度関係のモデル化が計算の信頼性を左右する。圧力-飽和度のモデル化にはLeverettの理論が広く用いられてきたが、NAPLの種類などの条件によっては適用出来ず、地盤内のNAPLの残留量を過小評価する問題が指摘されている。本研究では、Leverettの理論の適用限界を克服した新たな理論を提案し、それに立脚した精緻な土壌汚染解析技術の開発を目的とする。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，連続体（流体を含む）と剛体（土粒子を想定）の接触問題を精緻に解く解析手法を開発することで，土粒子間隙中におけるNAPLの移動機構を数値解析により明らかにすることを目的としている。本研究で用いた数値解析手法はMPMという粒子法の一つで，流体をMPM，土粒子を剛体で模擬することで，両者の相互作用をシミュレート可能な数値解析術を開発した。具体的には，particle-to-surface接触に基づいたMPM による新しい摩擦接触アルゴリズムを提案した。本アルゴリズムは，流体と固体との接触で通常用いられるno-slip conditionにも適用可能である。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した数値解析技術は，連続体と剛体との摩擦接触解析手法であるため，流体だけでなく，あらゆる材料に適用することができ，今後更なる発展性が見込まれる。具体的に地盤工学分野に関する諸問題としては，地盤内に杭などの基礎を貫入させた際の地盤内の変形や，土砂に流される物体の挙動など多岐にわたり，社会的意義は非常に高い。本研究の主目的である地盤内の土粒子間隙内の流体の移動機構についても，今後開発した数値解析技術を用いてパラメトリックスタディを行っていくことで，メカニズム解明に寄与できる成果が得られる可能性が高い。
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