| 研究課題/領域番号 |
20K14825
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分22030:地盤工学関連
|
|---|
| 研究機関 | 京都大学 |
|---|
研究代表者 |
木戸 隆之祐 京都大学, 工学研究科, 助教 (40847365)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022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)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
|
|---|
| キーワード | 不飽和土 / 液架橋 / バルク水 / 排気条件 / 排水条件 / X線マイクロCT / 画像解析 / 応力ひずみ関係 / 配位数 / 存在形態 / 不飽和砂 / 密度 / 飽和度 / X線CT / 水分保持特性 / 三軸圧縮試験 / 剛性 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
水の浸透やせん断により顕著なひずみの局所化を伴い脆性破壊する不飽和土の構成モデルは，せん断強度や土骨格の変形に与えるサクションの影響を考慮したものが多い．一方，サクションの媒体である液架橋の数や空間分布の変化といったミクロスケール挙動がマクロな力学特性に影響を与えることは既知でありながら，その影響を調べた事例は殆どなく，構成モデルも提案されていない．そこで本研究では，せん断変形に伴う液架橋の分布変化が土骨格の変形やせん断強度等のマクロな力学挙動へ与える影響を実験的に明らかにし，その根拠に基づく不飽和土の構成モデルを新たに構築する．
|
| 研究成果の概要 |
不飽和三軸供試体（初期状態の直径35mm, 高さ70mm）全体を，土粒子・水・空気の三相が識別可能な高解像度で観察した．その結果，せん断帯の発達に伴い，供試体中央から上部で顕著な体積膨張と飽和度の低下が生じるが，供試体下部では幾何学変化が極めて小さいことがわかった．また，液架橋やバルク水の分類と，土粒子の変位に伴う間隙水の存在形態変化を特定する画像解析アルゴリズムを構築し，初期飽和度が低い不飽和三軸試験で得たCT画像に適用した．その結果，間隙水の存在形態変化の割合は1)液架橋が消失, 2)液架橋のまま,3)液架橋がバルク水へ遷移の順に高く，液架橋の減少が軸差応力の低下と対応することがわかった．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の背景には，道路盛土など部分的に水で飽和した不飽和土構造物がなぜ，どのように変形し破壊に至るかを厳密に解釈し，土構造物の強度を適切に評価する方法の確立，ひいては力学的により安定な土構造物の設計・施工を実現するという社会的意義がある．不飽和土の力学的安定性を支配する重要な因子は，小さな土粒子間に表面張力によって架橋構造を成す，さらに小さな体積の間隙水（液架橋）の数や分布の変化であるが，このようなミクロスケール挙動の変化が土のマクロな応答に与える影響は検証された事例は世界的に見ても本研究以外になく，学術的意義は大きい．
|
