| 研究課題/領域番号 |
22KJ2536
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| 補助金の研究課題番号 |
22J20507 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
西村 伊吹 琉球大学, 生産エネルギー工学専攻(理工学研究科 工学系), 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
2024年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2023年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | 防砂シートの経年劣化 / 埋立土砂の吸い出し / 地盤陥没 / 数値解析 / MICP |
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| 研究開始時の研究の概要 |
護岸背後盛土における土砂の吸い出し現象は地盤陥没を誘発するため，盛土表面を防砂シートで被い，土砂の外部流出を防止する措置が取られる。しかしながら，シートの経年劣化に伴う吸い出し現象が報告されており，対策工法として大きな問題を抱えている現状がある。また，埋設されたシートの劣化状況を施工後に評価することは困難であるため，シートの経年劣化や吸い出しの状態を評価できる解析技術が必要視されている。本研究では，防砂シートの経年劣化と吸い出し現象，地盤陥没を同時に評価しうるシミュレータを開発し，そのメカニズムを明らかにするとともに，これを抑制するための次世代の盛土保護技術について考究する。
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| 研究実績の概要 |
本研究は，防砂シートの化学劣化に伴う埋立土砂の吸い出しおよび地盤陥没現象を評価できる数値シミュレータを開発するとともに，微生物を用いた地盤固化技術（MICP）と防砂シートを併用した次世代の環境保全型盛土保護技術の可能性について，シミュレーション工学の観点から検証するものである。2023年度に得られた結果は以下のようにまとめることができる。
（1）防砂シートの経年劣化と土砂の吸い出し・地盤陥没の連成解析：前年度に開発した防砂シートの経年劣化解析を砂の移動解析シミュレータに接続することで，防砂シートの劣化反応と砂の移動をシームレスに解析できる手法を提案した。これにより，防砂シートの劣化度合いと吸い出し量を関連付けることが可能となった。また，本シミュレータを用いた解析から，シートの劣化度合いが小さい場合はシート近傍の土塊が流出するものの，地盤内部に天然のアーチ構造が構築されることで，短時間では地盤陥没に至らないことが分かった。一方で，劣化が激しい場合には，土塊が吸い出され地表面が陥没する結果となった。
（2）MICPによる吸い出し抑制効果の検証：MICPにより護岸背後盛土の吸い出し現象の抑制可能性について，シミュレーション工学の観点から検証するために，（1）で開発した連成シミュレータにMICPシミュレータを接続し，MICPによる地盤固化が吸い出しに及ぼす影響を検証した。結果として，劣化度合いが同程度の場合，MICPを適用したケースでは吸い出し量が大幅に減少することが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
防砂シートの経年劣化と土砂の吸い出し，さらにはMICPによる地盤固化の3つの現象を繋ぐ連成解析手法を提案した。その結果，吸い出し量は防砂シートの劣化度合いに依存し，シートの損傷が激しい場合，すぐさま埋立土砂が吸い出され，地盤表面が陥没することを確認した。一方で，MICPを適用した場合，吸い出しは発生するものの，地盤陥没には至らないことが分かった。
以上のことから，本研究は当初の計画以上に進展していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
MICPによる地盤改良効果による吸い出し抑制を評価するためには，微細領域で生じる土粒子の固化を考慮したマルチスケールシミュレータの構築が必要不可欠である。そのため，微視領域の変化と砂の移動を連成させる方法論の確立を目指す。また，本年度得られた成果をまとめ，学術論文・学会で発表していく。
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