研究課題/領域番号 |
21K14240
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研究種目 |
若手研究
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配分区分 | 基金 |
審査区分 |
小区分22030:地盤工学関連
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研究機関 | 東京工業大学 (2022) 京都大学 (2021) |
研究代表者 |
澤田 茉伊 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (50781077)
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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 |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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キーワード | 不飽和土 / 低拘束圧 / 引張試験 / 水分・熱移動 / 蒸発 / 高ポテンシャル / 遺構の展示 / 文化財の保全と活用 / 室内試験 / 水分熱同時移動 / 文化財の保存と活用 / 引張強度 / 乾湿繰返し |
研究開始時の研究の概要 |
水分ポテンシャルの変化は,地盤の変形の駆動力である。表層ほど乾燥し,大気との水分・熱移動の影響を直接受けるため変化が激しい。不飽和土は水分量に応じた土粒子間力を発揮し,低圧下ではせん断・引張破壊の両方が生じる。しかし,既存の不飽和力学は,より深く湿潤で水分変化が小さい領域を想定した試験結果をもとに構築しており,表層への適用性は保証されない。本研究は,引張~低圧縮領域に特化した新しい試験法の構築により,締固め土の低圧下の力学特性を解明し,表層の乾湿に伴う変形評価を可能にすることを目的とする。そして,本評価手法の実践として,乾湿による損傷が著しい地盤遺構の水分制御に応用する。
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研究実績の概要 |
表層の崩壊,侵食を防止し,また地表が文化的価値を有する遺構を保全する上で表層の力学の理解は不可欠である。しかし,低拘束圧下,特に不飽和で考慮が必要な引張領域の試験は難しく,評価手法が確立されていない。本研究は,締固め土の低圧下の力学特性を解明し,表層の乾湿に伴う変形評価を可能にすることを目的とする。そして,本評価手法の実践として,乾湿による損傷が著しい地盤遺構の水分制御に応用する。具体的には,(研究1)低圧試験法の構築と乾燥過程・再湿潤時の力学特性の評価,(研究2)表層の変形解析法の開発と検証,(研究3)表層の力学評価に基づく遺構の水分制御方法の提案,に取り組む。 R4年度においては,研究1については,研究代表者の異動に伴う実験装置のセットアップ等に時間を要したため,試験法の開発が遅れている。研究2は,令和3年度に開発した水分と熱の同時移動を考慮した一次元の解析プログラムにおいて,FDM解析の離散化部分の修正を行い,また蒸発と降雨浸透の両方を考慮できる境界条件の設定を可能にした。さらに,解析の妥当性検証に必要な土柱の蒸発実験のデータを充実させた。研究3については,研究2の解析プログラムを用いて,遺構を室内で展示した場合の乾燥の進行を評価し,湿度調整と定期的な散水による乾燥抑制効果を検証した。解析の結果,室内での乾燥は著しく,これらの対策法だけでは屋外と同等の水分環境を保つことが困難であることがわかった。研究3については,屋外展示における降雨の浸透抑制法として有効であるキャピラリーバリアについて,降雨実験を行い,バリアのブレークスルーが生じる条件を考察した。既往研究では,粗粒土の水浸入値がブレークスルーを支配しているとされてきたが,粗粒土の間隙径が特に粗大な場合は細粒土の毛管力が支配することがわかった。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
研究代表者が令和4年4月に京都大学から東京工業大学に異動し,研究環境が変化したことに伴い,当初の計画よりもやや遅れている。具体的には,実験装置の移動とセットアップに時間を要したこと,また講義や研究室運営のためにこれまでよりも時間が必要になったことが挙げられる。次年度以降,新しい研究環境のもとで,当初目標を達成できるように計画を再考する。
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今後の研究の推進方策 |
令和5年度は長期の在外研究のため,研究1の低圧試験の開発を進めることが困難であるため,研究期間の延長を検討している。研究2については,表層の大気-地盤の水分移動と安定性の問題に数値解析で取り組んでいる海外の研究者と情報交換を行う。特に,地盤の蒸発のモデル化について議論を行う予定である。研究3については,大気の温湿度環境の制御や散水だけでは,遺構の乾燥抑制効果は十分でないことが明らかになったため,遺構表面を地盤材料で被覆する対策案を研究する予定である。
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