| 研究課題/領域番号 |
21H01422
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
松島 亘志 筑波大学, システム情報系, 教授 (60251625)
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| 研究分担者 |
渡邊 保貴 一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 主任研究員 (80715186)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
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| キーワード | 粘土 / SEM観察 / 個別要素法 / 粒状体 / 堆積構造 / メゾスケール堆積構造 / マイクロメカニックス / SEM / DEM(個別要素法) / 粒子形状 / 粒子間付着力 / granular materials / soil mechanics / visualization experiment / discrete element method / statistical mechanics / マイクロx線CT / Discrete Element Method / Statistical mechanics / 付着力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，粒子サイズが小さく，観測が困難である一方で，熱化学反応等の材料変化の影響を受けやすい細粒土を対象として，(1)湿潤状態の細粒土のメゾスケール構造を観察する最先端の実験 手法の開発，および(2)スーパーコンピュータによる大規模粒子ベース数値解析を行い，メゾスケール構造ユニットの力学応答を明らかにすることによって，付着性粒状体としての細粒土のマイクロメカニックスの新たな枠組みを構築する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，放射性廃棄物地層処分等でも使用される粘性土に対して，土粒子スケールの観測および数値解析手法を開発し，そこから粘性土の長期的力学特性を評価することを目標とした．研究成果は次の通りである．(1)湿潤状態の細粒土の粒子堆積構造を観察する手法を明らかにした．(2)湿潤粘土の圧縮・膨潤試験を実施し，高圧下で複数の板状粘土粒子が凝集し，所々折りたたまれている様子などが観察できた．(3)板状粘土粒子の圧縮構造特性についての数値解析を行い，圧縮力と粒子堆積構造の関係について有益な知見が得られた．(4)圧縮により同方向に配向した粘土粒子クラスターの統計的性質を数値解析により明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
粒子サイズが小さく，観測が困難である細粒土(特に粘土)の長期的力学特性の評価手法を確立することは，放射性廃棄物地層処分等に関連して工学的に重要であるだけでなく，地盤の形成過程の解明など理学的にも重要である．特に，熱化学反応等の材料変化等に関しては，短い期間の実験結果を外挿して評価しているのが現状である．本研究で実施したような土粒子スケールの観測や数値解析は，材料変化をより直接的に考慮できる可能性があり，今後の学術的・社会的意義は大きいと考えている．
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