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ミュー粒子を活用した河川堤防及び土木構造物の内部構造可視化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 20K20352
補助金の研究課題番号 18H05334 (2018-2019)
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金 (2020)
補助金 (2018-2019)
審査区分 中区分22:土木工学およびその関連分野
研究機関中央大学

研究代表者

山田 正  中央大学, 理工学部, 教授 (80111665)

研究分担者 安田 浩保  新潟大学, 災害・復興科学研究所, 准教授 (00399354)
山田 朋人  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10554959)
森島 邦博  名古屋大学, 理学研究科, 特任助教 (30377915)
平川 大貴  中央大学, 理工学部, 教授 (40372990)
前田 健一  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50271648)
研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
25,740千円 (直接経費: 19,800千円、間接経費: 5,940千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 12,740千円 (直接経費: 9,800千円、間接経費: 2,940千円)
2018年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワードミュー粒子 / 土木構造物の可視化 / 防災対策技術の開発 / 探査技術の開発 / 検出器の改良 / 検出機の改良
研究開始時の研究の概要

継続課題のため、記入しない。

研究成果の概要

本研究は河川堤防及び土木構造物の内部構造可視化技術としてミュー粒子を活用した探査技術の開発を目的として実施したものである。設定した4つの研究課題に取り組み、その成果として、小型且つ短時間で計測可能な可視化技術を確立することができた。
今回開発した検出器はノートパソコン程度の小型化に成功し、土被り3m程度までは容易に可視化できる。また、同時計数型のミュー粒子検出器を用いて河川堤防の可視化実験を実施したところ、約8時間程度で堤防形状を補足できた。また、土槽を用いた浸水状況の可視化実験にも成功したことから、洪水時の堤防内部状況を可視化できる新たな技術として活用することも可能になった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年の極端降水現象により甚大な水災害が繰り返されている。堤防の決壊、土砂崩れ等による被害が毎年のように発生している。しかし、こうした土構造物の内部構造を可視化する技術は発展途上にある。我々は宇宙線ミュー粒子を活用して内部構造を可視化する技術を確立することを目指した。
ミュー粒子を用いた探査技術は先行研究が複数あるが、いずれも巨大な装置と年単位での時間が必要とされている。我々が開発した探査装置はノートパソコン程度の小型化に成功しし、数時間で土槽の内部構造を可視化することができた。これによって、これまで非破壊検査が求められてきたあらゆる土木構造物の内部探査技術として応用できる可能性が見いだせた。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (64件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (17件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (46件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 高速流体作用下で地盤内に生じる浸透及び過剰間隙水圧が洗掘現象に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      安江絵翔,前田健一,松田達也,鈴木悠真
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.76

    • NAID

      130007980170

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 簡易なモデルを用いた複層状堤防周辺地盤の浸透流解析2020

    • 著者名/発表者名
      泉典洋,前田健一,岡村未対
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: Vol.76

    • NAID

      130008122595

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 河川堤防における噴砂とパイピング孔進展に伴う間隙水の圧力伝播と流れの局所化2020

    • 著者名/発表者名
      牧洋平,前田健一,伊神友裕
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: Vol.76

    • NAID

      130008122594

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 砂質地盤内で生じる浸透流が開水路流れの抵抗特性に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      安江絵翔,前田健一,鈴木悠真,丹羽俊介
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: Vol.76

    • NAID

      130008122487

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 堤内外の基礎地盤特性が河川堤防のパイピング破壊に及ぼす影響と堤防調査方法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      高辻理人,前田健一,牧洋平,伊神友裕,泉典洋
    • 雑誌名

      土木学会河川技術論文集

      巻: Vol.26 ページ: 467-472

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 北川で繰返し発生した噴砂による堤内・裏法尻箇所のゆるみ調査2019

    • 著者名/発表者名
      前田健一,岡村未対,石原雅規,新清晃,上野俊幸,西村柾哉,高辻理人,品川俊介,笹岡信吾
    • 雑誌名

      土木学会河川技術論文集

      巻: 25 ページ: 535-540

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 北川で繰返し発生した陥没を伴う噴砂の詳細メカニズム調査2019

    • 著者名/発表者名
      岡村未対,前田健一,西村柾哉,高辻理人,石原雅規,品川俊介,今村衛
    • 雑誌名

      土木学会河川技術論文集

      巻: 25 ページ: 487-492

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 実堤防の調査結果に基づいた河川堤防のパイピング危険度の力学的点検フローの提案2019

    • 著者名/発表者名
      西村柾哉,前田健一,高辻理人,牧洋平,泉典洋
    • 雑誌名

      土木学会河川技術論文集

      巻: 25 ページ: 499-504

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 防波堤基礎の地盤特性を踏まえた津波による支持力破壊モードに関する有限要素解析2019

    • 著者名/発表者名
      桒原直範,前田健一,松田達也
    • 雑誌名

      土木学会論文集B3(海洋開発)

      巻: 75 ページ: 487-492

    • NAID

      130007725063

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 津波を受ける防波堤の破壊モードと 支持力降伏曲面の適用2019

    • 著者名/発表者名
      桒原直範,前田健一,松田達也
    • 雑誌名

      土木学会B2(海岸工学)

      巻: Vol.75,No.2 ページ: 847-852

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 定常流下での防波堤マウンド内に発生する浸透流の局所化が洗掘に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      安江絵翔,前田健一,松田達也,鈴木悠真
    • 雑誌名

      土木学会B2(海岸工学)

      巻: Vol.75,No.2 ページ: 709-714

    • NAID

      130007730326

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 鉛直上向き浸透流を受ける水平飽和砂地盤上の基礎の沈下挙動2019

    • 著者名/発表者名
      小山宏人,前田健一,安江絵翔,鈴木悠真
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.75 ページ: 455-466

    • NAID

      130008100980

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 不飽和土の斜面流下・衝突挙動に関する粘着力を考慮した個別要素法解析2019

    • 著者名/発表者名
      内藤 直人,布川 修,前田健一
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.75 ページ: 433-444

    • NAID

      130007795451

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2016年北海道豪雨災害を対象としたアンサンブル気象予測を用いた河川水位,河床変動及び氾濫形態の予測可能性2019

    • 著者名/発表者名
      ムハマドイザーズハズミービンスハイミ,山田朋人,久加朋子,清水康行,奥田醇,星野剛
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 76 ページ: 435-440

    • NAID

      40022086268

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Micro - macro modelling of piping and internal erosion in river levee2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Maeda, Masaya Nishimura and Masato Takatsuji
    • 雑誌名

      Scour and Erosion IX

      巻: 9 ページ: 353-358

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 河川堤防のパイピング危険度の力学的簡易点検フローと漏水対策型水防工法の効果発揮条件2018

    • 著者名/発表者名
      西村柾哉,前田健一,櫛山総平,高辻理人,泉典洋
    • 雑誌名

      河川技術論文集

      巻: 24 ページ: 613-618

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水平流れが作用する地盤への浸透現象に伴う過剰間隙水圧の発生要因分析2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 悠真,前田 健一,松田 達也,高木 健太郎
    • 雑誌名

      土木学会論文集(B2)

      巻: 74 ページ: 721-726

    • NAID

      130007504111

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 河川堤防の内部構造可視化へ向けたミュー粒子観測2020

    • 著者名/発表者名
      福田竜平, 山田 正, 鈴木 敬一, 草芽 太郎
    • 学会等名
      令和二年度土木学会全国大会第75回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 急激な水位変動を伴う水平開水路流れが飽和地盤の洗掘に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      安江絵翔,前田健一,鈴木悠真,丹羽俊介
    • 学会等名
      第55回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 高速な開水路流れに伴う浸透流が洗掘現象にもたらす影響2020

    • 著者名/発表者名
      丹羽俊介,前田健一,鈴木悠真,安江絵翔
    • 学会等名
      第55回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 出水履歴の有無を考慮した河川堤防のパイピング進展メカニズム2020

    • 著者名/発表者名
      牧洋平,前田健一,高辻理人,伊神友裕
    • 学会等名
      第55回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 堤体下の空洞進展度を考慮した河川堤防のパイピング破壊のメカニズム解明2020

    • 著者名/発表者名
      伊神友裕,前田健一,高辻理人,牧洋平
    • 学会等名
      第55回地盤工学研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 水平流体の作用時に防護工下で生じる地盤内浸透流が洗堀に及ぼす影響2020

    • 著者名/発表者名
      丹羽俊介,前田健一,鈴木悠真,安江絵翔,渡邉諭,内藤直人
    • 学会等名
      第75回土木学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 堤外側の基礎地盤条件が河川堤防の安全性に及ぼす影響と堤防調査方法の提案2020

    • 著者名/発表者名
      牧洋平,前田健一,高辻理人,伊神友裕
    • 学会等名
      第75回土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 河川堤防のパイピング破壊における間隙水圧の消散および浸透流の局所化の影響2020

    • 著者名/発表者名
      伊神友裕,前田健一,牧洋平,岡田類
    • 学会等名
      第32回中部地盤工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 落石防護土堤の性能設計法の確立に向けた重錘衝突実験2020

    • 著者名/発表者名
      杉山直優,前田健一,峯祐貴,磯合凌弥,鈴木健太郎,今野久志
    • 学会等名
      第32回中部地盤工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 厚真川小流域における崩壊斜面からの流出土砂量の観測2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎功太郎, 星野剛, 山田朋人, 橋場雅弘
    • 学会等名
      土木学会北海道支部令和二年度年次技術研究発表会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ミュー粒子を利用した探査技術の河川堤防への適用へ向けた考察2019

    • 著者名/発表者名
      福田竜平
    • 学会等名
      第27回地球環境シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 透過型砂防堰堤の土石流捕捉性能に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      合田明弘
    • 学会等名
      第27回地球環境シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 透過型砂防堰堤の巨礫捕捉効果に関する不確実性2019

    • 著者名/発表者名
      合田明弘
    • 学会等名
      令和元年度土木学会全国大会第74回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A Report on Basic Experimental Results Related to the Development of Visualization Technology for River Levees Using Cosmetic Ray Muons2019

    • 著者名/発表者名
      Keita SHIMIZU
    • 学会等名
      Smart Water Grid International Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 北川で繰返し発生した噴砂による堤内・裏法尻箇所のゆるみ調査2019

    • 著者名/発表者名
      前田健一
    • 学会等名
      土木学会 河川技術に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 実堤防の調査結果に基づいた河川堤防のパイピング危険度の力学的点検フローの提案2019

    • 著者名/発表者名
      西村柾哉
    • 学会等名
      土木学会 河川技術に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 北川で繰返し発生した陥没を伴う噴砂の詳細メカニズム調査2019

    • 著者名/発表者名
      岡村未対
    • 学会等名
      土木学会 河川技術に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 鉛直上向き浸透流を受ける水平飽和砂地盤上の基礎の沈下挙動2019

    • 著者名/発表者名
      小山宏人
    • 学会等名
      第22回土木学会応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 矢板によるパイピング抑制効果と噴砂動態の関係2019

    • 著者名/発表者名
      西村柾哉
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 基礎地盤の締固め効果を考慮したパイピング進展メカニズム解明2019

    • 著者名/発表者名
      高辻理人
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水平流れが作用する地盤内部への浸透と洗掘の相互作用2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木悠真
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 水平流れに起因する浸透流が防波堤マウンド基礎の洗掘に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      安江絵翔
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 透水性基礎地盤中の粒子配列に着目した河川堤防のパイピング進展挙動2019

    • 著者名/発表者名
      山本定雄
    • 学会等名
      第54回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 空洞発生及び進展条件と空洞上地盤の耐力に着目した陥没発生の危険度評価2019

    • 著者名/発表者名
      平子ともみ
    • 学会等名
      第31回中部地盤工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] パイピング進展メカニズムと現地調査に基づく河川堤防の簡易な弱部抽出フローの提案2019

    • 著者名/発表者名
      牧洋平
    • 学会等名
      第31回中部地盤工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 簡易動的コーン貫入試験による宮崎県北川の被災メカニズム解明2019

    • 著者名/発表者名
      高辻理人
    • 学会等名
      第74回土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 河川堤防の安定性に及ぼす堤内地の行き止まり境界の影響2019

    • 著者名/発表者名
      牧洋平
    • 学会等名
      第7回河川堤防技術シンポジウム論文集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 堤外側の基礎地盤特性が河川堤防の安全性に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      高辻理人
    • 学会等名
      第7回河川堤防技術シンポジウム論文集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 複層を有する堤防周辺地盤の浸透現象2019

    • 著者名/発表者名
      泉典洋
    • 学会等名
      第7回河川堤防技術シンポジウム論文集
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 堤防災害の被災分析2019

    • 著者名/発表者名
      前田健一
    • 学会等名
      地盤工学会・土木学会共催 令和元年台風19号および10月末豪雨災害に関する中間報告会~地盤・土砂災害を中心とした調査報告・被災分析~
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 千曲川流域河川堤防の被災分析2019

    • 著者名/発表者名
      前田健一
    • 学会等名
      土木学会中部支部・地盤工学会中部支部 土木学会中部支部
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 複数の気象要素と画像解析を用いた前線の抽出方法、口頭2019

    • 著者名/発表者名
      宮本真希
    • 学会等名
      令和元年度土木学会北海道支部年次技術研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The effect of grain-size of gravel on debris flow behaviors2018

    • 著者名/発表者名
      Akihrio Goda, Ichiu Koishi, Daiki Kakinuma, and Tadashi Yamada
    • 学会等名
      Smart Water Grid International Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 土石流中の巨礫に作用する流速が透過型砂防堰堤の巨礫捕捉効果に与える影響2018

    • 著者名/発表者名
      合田明弘,小石一宇,柿沼太貴,山田正
    • 学会等名
      第46回土木学会関東支部技術研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 簡易動的コーン貫入試験から見る河川堤防のパイピング進展メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      西村柾哉,前田健一,櫛山総平,高辻理人,泉典洋,古溝幸永
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 高速流れ作用下の地盤表層の浸透と流動層の可視化2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 悠真,前田 健一,高木 健太郎
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 河川堤防のパイピング破壊の力学的考察に基づく漏水対策型工法の効果発揮条件2018

    • 著者名/発表者名
      高辻理人,前田健一,櫛山総平,西村柾哉,泉典洋
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 地盤の浸潤挙動に及ぼす植物根と成層条件の影響2018

    • 著者名/発表者名
      柏木淳,前田 健一,森河由紀弘
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] マルチなスケールでみた河川堤防のパイピング破壊のダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      前田健一,西村柾哉,高辻理人
    • 学会等名
      第53回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 三次元浸透流に着目した管渠周辺地盤における空洞進展メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      河田真弥,前田健一,田坂晃一
    • 学会等名
      第73回土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 堤内地における行き止まり地盤の位置及び透水係数が河川堤防のパイピング破壊に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      西村柾哉,前田健一,高辻理人
    • 学会等名
      第73回土木学会年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 堤内地の不陸及び支川からの流入による浸透流の局所化が河川堤防の安定性に及ぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      西村柾哉,前田健一,高辻理人,牧洋平,泉典洋
    • 学会等名
      第6回河川堤防技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 異なる堤体材料を用いた透水性基礎地盤を有する河川堤防の浸透破壊進展メカニズム解明2018

    • 著者名/発表者名
      高辻理人,前田健一,西村柾哉,牧洋平,泉典洋
    • 学会等名
      第6回河川堤防技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 水平流れによる浸透流が防波堤マウンド基礎の洗掘にもたらす影響2018

    • 著者名/発表者名
      安江絵翔,前田健一,鈴木悠真
    • 学会等名
      平成30年度土木学会中部支部年次技術研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 河川堤防の基礎地盤構造特性と噴砂動態の関係2018

    • 著者名/発表者名
      牧洋平,前田健一,西村柾哉,高辻理人
    • 学会等名
      平成30年度土木学会中部支部年次技術研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 浸透流と空洞の相互作用に着目した地下水上昇時の空洞進展メカニズム2018

    • 著者名/発表者名
      河田 真弥,前田 健一
    • 学会等名
      第30回 中部地盤工学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [図書] 河川堤防の調査・検討から維持管理まで2020

    • 著者名/発表者名
      地盤工学会
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      丸善出版
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2018-07-20   更新日: 2024-03-26  

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