| 研究課題/領域番号 |
23K26195
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01501 (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 (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 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
前田 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50271648)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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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 |
18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円)
2025年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2024年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2023年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
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| キーワード | マイクロメカニクス / 落石 / トライポロジ / マルチスケール / 個別要素法 / 相似則 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
画像解析を活用した測定を取り入れ、新しい衝撃実験によって、土内部の局所的な変形挙動や伝達応力について従来は見逃されていた現象の可視化に挑戦する。
また、従来のように土を連続体レベルだけで捉えるのではなく、粒子レベル、粒子が連なった粒子骨格レベルといったマルチなスケールで観察し、それらの相互作用から緩衝・落石捕捉メカニズムを深掘りする。個別要素法解析も用いる。
さらに、衝撃力の緩衝挙動を粒子自体の特性が顕著に表れる粒状体としての性質（粒子性）と波として伝播する性質（波動性）の二重性で捉える。マルチスケールと二重性に着目した土の緩衝効果メカニズム解明は世界に例のない独創的な試みとなる。
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| 研究実績の概要 |
画像解析を活用した測定を取り入れ、新しい衝撃実験によって、土内部の局所的な変形挙動や伝達応力について従来は見逃されていた現象の可視化に挑戦した。また、従来のように土を連続体レベルだけで捉えるのではなく、粒子レベル、粒子が連なった粒子骨格レベルといったマルチなスケールで観察し、それらの相互作用から緩衝・落石捕捉メカニズムを深掘りを目指した。そのために、個別要素法（DEM）解析も用いた。さらに、衝撃力の緩衝挙動を粒子自体の特性が顕著に表れる粒状体としての性質（粒子性）と波として伝播する性質（波動性）の二重性で捉える。マルチスケールと二重性に着目した土の緩衝効果メカニズム解明は世界に例のない独創的な試みであり、物理学、衝撃工学、地盤力学、構造力学を跨ぐ学際的研究である。以下の目標・課題について検討し一定の成果を得た。
（１）表土の跳ね返り特性に及ぼす落体特性と地盤力学的特性の影響：斜面に衝突する落石の挙動評価の精度向上には、落体の幾何学的特性（形状・サイズ・質量）や運動特性（並進、回転、入射角）や表土の構造特性（層厚・傾斜）や土質特性（土の粒径・形状・破砕性等の粒子特性）や密度、含水状態など地盤力学的特性の影響を調べた。
（２）局所変形・局所破壊の進展に着目した緩衝層である溝（ポケット）及び土堤の構造体の衝撃力伝達特性、破壊耐力、落石捕捉性能に及ぼす模型サイズと地盤力学的特性の影響（相似則の導出）： 土堤においても変形しながら落石衝撃力を緩衝し、落石エネルギーの低減、落石を逃さないために適度な耐力を有する必要がある。どのような土質や構造体の形状、水分や密度などの土の管理状態が適切かについて詳細に検討した。
（３）補強効果に及ぼす落石－緩衝層－構造物の相互作用の影響（新たな土の役割）：緩衝層の多層化や傾斜化、他材料との組み合わせた際の最適な組み合わせ、土堤表面の補強などを検討した。
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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
小型実験と個別要素法解析など順調に計画通りに進んでいる。一方，中型実験については実験費用の高騰という障害はあるものの計画通りに進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
土木研究所寒地土木研究所保有の大型実験施設を用いた共同実験を既に始めており、衝撃力波形計測に成功している。本研究遂行のため、様々な条件で信頼できる実験結果を得る準備を整えつつある。
研究の協力として寒地土木研究所・中村拓郎 主任研究員、構研エンジニアリング・鈴木健太郎氏とは落石対策について既に共同研究し、準備が進められてきた。既に連携が取れており、課題の遂行性は極めて高い。
従来の個別要素法（DEM）解析で衝撃力解析を行い、従来の方法では表現できない点、拡
張・改良すべき課題を明らかにしている。本申請研究で再現精度が大きく向上すると考えている。
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