| 研究課題/領域番号 |
23K20257
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| 補助金の研究課題番号 |
20H02245 (2020-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2020-2023) |
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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 | 名城大学 |
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研究代表者 |
小高 猛司 名城大学, 理工学部, 教授 (00252271)
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| 研究分担者 |
安原 一哉 茨城大学, 地球・地域環境共創機構, 特命研究員 (20069826)
森口 周二 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20447527)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2024年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
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| キーワード | 細粒土 / 人工地盤 / 液状化 / 盛土 / 浸透破壊 / 火山灰質土 / 浸透 / 地震 / 河川堤防 / 三軸試験 / 累積損傷 / 一面せん断試験 / 細粒分 / 一面せん断 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
細粒分を多く含む細粒土は，土質工学上では粘性土と分類され，粘着力に起因する非排水せん断強度を用いて設計や照査が実施される場合が多い。本研究では，細粒分が多いだけで力学特性は粘性土とは異なる「粘土もどき細粒土」があることに着目し，特に浸潤時や地震時には急激な強度低下を引き起こす現象を解明し，粘土もどき細粒土の適正な強度評価法を構築するとともに，粘土もどき細粒土で構成されている河川堤防や盛土などの訂正な設計法，照査法，補強法を提案する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では，細粒分が多いだけで力学特性は粘性土とは異なる「粘土もどき細粒土」で構成される細粒土人工地盤を対象として，主に豪雨時の浸透に伴う崩壊と地震時の崩壊の2つの崩壊を主眼として，その崩壊メカニズムの解明と予測法の開発を目的とした研究を進めてきている。研究4年目にあたる令和5年度に実施した成果は以下の通りである。
細粒土が卓越する河川堤防の人工盛土を検討対象とし，令和4年度に現地調査を実施した福井県の九頭竜川堤防ならびに愛知県の半場川堤防において，独自に開発した二重管サンプラーで採取した不攪乱供試体と乱した状態で採取した試料を締め固めて作製した再構成供試体の両者に室内試験を系統的に実施した。具体的には，通常の三軸圧縮試験によって，不攪乱状態の盛土の力学特性が過圧密性を発揮して比較的硬質であることを確認するとともに，吸水軟化試験によって，浸透時の体有効応力状態のせん断強度は大きく低下することが示された。さらに，浸透に伴う盛土崩壊の模型実験も進行している。
一方，地震時の不安定化に関する検討としては，2016年熊本地震で多くの宅地が被災した熊本県益城町から採取された不攪乱火山灰質粘性土の試料に対して実施した非排水繰返し三軸試験の結果を用いて，損傷パラメータとしての過剰間隙水圧比と両振幅ひずみの関係を定式化できるかどうかを検討した．得られた提案式を用いて，火山灰質粘性土の繰返し載荷後軟化予測を試みた。その結果，過剰間隙水圧比と両振幅ひずみとの間には強い相関性があることがわかり，指数関数的な定式化が可能となった。その定式化した関係式を用いて非排水繰返し荷重を受けた熊本県益城町の火山灰質粘性土の強度・剛性の低下の予測を行った結果，ともに実験値の傾向を適切にとらえられていることが分かり，繰返し載荷後の強度・剛性の低下の予測に適用できることが示された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
細粒分を多く含んだ複数の河川堤防土，北海道胆振東部地震で大きな被害が発生した火山灰質粘性土，熱海土石流災害を引き起こした盛土の粘性土など，多くの実現場において試料を採取し，三軸試験ならびに吸水軟化試験を実施することによって，粘土もどき細粒土の浸透時の崩壊挙動の予測に供する力学特性のデータ蓄積が順調に進行している。また，堤防浸透模型実験による流動破壊の実験データの蓄積も進み，研究代表者が提案する基盤排水工による浸透時のすべり破壊を防止する対策工法の力学的な合理性の確認も完了した。さらに，粘土もどき細粒土の地震に対する損傷過程を評価するために，熊本地震で崩壊が相次いだ火山灰質粘性土による室内試験の分析も概ね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究の最終年度においては，人工的に作製した粘土もどき細粒土を用いて系統的な室内試験を実施して，浸透時ならびに地震時の脆弱化のメカニズムを明らかにし，過年度に検討してきた崩壊予測手法の妥当性の検証を行う。さらに，研究期間内に実施し蓄積してきた，各種の実験データを総合的な分析を進めて，粘土もどき細粒土の力学特性等について総括的にまとめる。
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