| 研究課題/領域番号 |
20K04681
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 清水建設株式会社技術研究所 (2021-2022)
長岡技術科学大学 (2020) |
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研究代表者 |
陳 剣 清水建設株式会社技術研究所, その他部局等, 研究員 (30556668)
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| 研究分担者 |
杉本 光隆 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (50196755)
豊田 浩史 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (90272864)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 連成解析 / 土壌凍結特性曲線 / 水遷移 / パラメータ同定 / 不凍水分量 / ワイブル分布 / 圧力溶解 / 潜熱効果 / 凍結特性曲線 / 凍土造成 / 不飽和透水係数 / 熱伝導 / 凍土 / 不凍水量 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，核磁気共鳴実験で明らかになってきた土中の氷と水の相転移特性を，水分質量保存則のシンク（Sink）とソース（Source）項に付与し，凍結融解に伴う土の強度・剛性の変化や不凍水量のヒステリシスを記述できる構成式を導入し，凍結融解作用を受ける地盤の変位挙動をより正確に予測する手法を開発することが主な特徴である。
本研究により，寒冷地にある自然斜面や人工斜面の融雪期の地すべり危険度の評価，災害予測，また，地盤凍結工法において解凍沈下による近接インフラ構造物への影響評価が可能となる。
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| 研究成果の概要 |
土の凍結融解過程より氷量や透水係数が大きく変化するため，不凍水分量のヒステリシス現象が生じる．このような複雑な水分履歴を考慮できる熱-水-応力連成解析モデルの開発が求められる．
本研究は，多孔質体理論に基づき，核磁気共鳴実験で明らかになってきた土中の氷と水の相転移特性を，土壌凍結特性として考慮し，水分質量保存則に導入することによって，より汎用的な土の熱－水－応力連成モデルを構築した．底部給水なしと給水ありの土カラム凍結実験を実施し，温度，水分量および凍上量の解析結果と実験結果を比較することによって，構築した連成モデルを検証するとともに，凍結に伴う土中の水分，熱移動および変形特性を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では，複雑な水分履歴を考慮できる熱-水-応力連成解析モデルの構築と検証を目的として，主に理論モデルの定式化，土のカラム凍結実験および連成解析結果の検証，を実施した．
本研究結果は，より実現象を反映する連成モデルの構築を実現するもので，自然地盤の凍上や人工凍結工法による地盤変形に関する予測精度の向上，ひいては，地盤災害の軽減に寄与すると考えられる．
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