| 研究課題/領域番号 |
19K23534
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0303:土木工学、社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
木戸 隆之祐 京都大学, 工学研究科, 助教 (40847365)
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| 研究期間 (年度) |
2019-08-30 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 不飽和土 / 間隙水 / 間隙空気 / X線CT / 画像解析 / 排水条件 / 排気条件 / 軸差応力 / 液架橋 / 不飽和砂 / 三軸圧縮試験 / 間隙流体 / 連続性 / 不均質性 / 巨視的応答 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
土粒子の隙間（間隙）に水と空気が混在する不飽和土はサクションによって高い強度・剛性を示す反面，明瞭なせん断帯を伴い脆性的に破壊する．このようなマクロな力学特性を解明するには，土粒子・水・空気の三相ミクロスケール挙動を解明することが重要である．そこで本研究では，排気条件，排水条件，初期相対密度等を変えた不飽和土の三軸圧縮試験を実施し，X線マイクロCTと画像分析技術を用いて，三相ミクロ構造変化を解明する．本研究では特に，間隙流体（水と空気）の存在形態，体積，空間分布の変化に着目し，それらが不飽和土のマクロな強度・変形特性へ与える影響を解明する．
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| 研究成果の概要 |
土粒子・水・空気の三相からなる不飽和土のマクロな応答に対する，三相ミクロ構造の影響について，X線CTと画像解析を用いて検討した．その結果，不飽和土のせん断変形時には土粒子間に存在する液架橋の数が減少することがわかった．この時，変形する際にサクションが減少する非排水条件では，サクションが一定である排水条件よりも液架橋の数がより多く減ることがわかり，結果として軸差応力が低下することが明らかとなった．また，空気圧が大気圧に保たれる場合に比べ，空気圧が変化する非排気条件の場合には，より脆性的な挙動になることを示唆する結果を得た．非排気条件での挙動の妥当性に関しては検討の余地がある．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまで不飽和土の変形・破壊メカニズムを，軸差応力の大小や供試体の変形モードといったマクロな視点から検討する研究はあったものの，そのようなマクロな応答を司るミクロな挙動の解明に着目し，異なるスケールの挙動のリンクさせる研究は世界的に見ても例がなく，学術的な意義は大きい．
道路や斜面などの不飽和土構造物の設計，施工においては，不飽和土の強度や剛性を事前に評価することが重要である．本研究の研究成果は，不飽和土の強度・変形特性が土の含水状態や変形条件によって異なるメカニズムを解釈し，実際にどういった実験条件を設定し強度評価すればよいかの参考となる点で，社会的意義は大きいといえる．
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