| 研究課題/領域番号 |
21K18741
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 宇都宮大学 |
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研究代表者 |
海野 寿康 宇都宮大学, 地域デザイン科学部, 准教授 (50570412)
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| 研究分担者 |
加村 晃良 東北大学, 工学研究科, 准教授 (80761387)
菊本 統 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (90508342)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021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 | 不飽和土 / 間隙水 / 間隙空気 / サクション / 繰返し載荷 / 液状化 / 三次元個別要素法 / ベアリング効果 / 気泡 / 要素試験 / 静的載荷 / 繰返しせん断 / 流動化処理土 / 流動化処理 / ベアリング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地震や豪雨時に発生する流動性崩壊は，多量の土砂が長距離に移動する現象であるが，流下メカニズムは未だ不明である．申請者らは，これらの現象において土塊中の気泡や土砂の細粒分がベアリング効果（コロ）を発揮することが長距離移動現象の一因となっているのではないか？という仮説を立てた．本研究の目的は，提案する仮説をメカニズムに立脚した実験と理論から検証することである．
本研究では，流動模擬土に対する要素せん断実験（三軸試験，中空ねじり試験）並びに三次元個別要素法による数値実験の2つの実験実施による力学挙動の観察と実験結果に基づく構成則の開発に伴うメカニズムの解明を行い，本研究の仮説を検証する．
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| 研究成果の概要 |
地震や豪雨により地盤が泥状になり崩壊する流動性崩壊が昨今多発している．流動性崩壊は，多量の土砂が長距離に移動する現象であるが，その流下メカニズムは未だ不明である．本研究は，崩壊土砂中の空気（気泡）が低強度・低剛性に伴う流動メカニズムの一因となっているという仮説を立て，土のせん断変形挙動における間隙空気の影響について要素力学試験，数値解析等を実施し把握を試みた．特に本研究では，空気連行剤を添加し作為的に気泡を多量に入れた流動模擬土を作製し検討を行った．その結果，間隙中に気泡を多量に含む場合，従来，軟化挙動を生じないとされる様な状態下でもせん断抵抗を失い軟化挙動を示す結果が得られた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
自然災害により表層地盤が泥状になり崩壊する流動性崩壊が多発している．この崩壊部は，地下水位より上の比較的浅い不飽和土層である．本研究では，地震動等の外力を受け軟化する不飽和土の力学挙動を室内要素試験，数値解析を用いて検討し，不飽和土の軟弱化メカニズムの把握を試みている．
その結果，従来，間隙空気により高いせん断強度や液状化抵抗を有するとされる不飽和土でも，土中の間隙空気と間隙水の状態によっては十分な強度を発揮しない状態に至ることを明らかにした．この事実は，不飽和土の力学挙動に対し間隙空気と間隙水の状態を精緻に把握する重要性を示す結果であるとともに，不飽和土の耐震検討に対して有益な知見を与える．
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