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高圧下における地盤材料の圧縮、せん断と固化のマイクロメカニックス

研究課題

研究課題/領域番号 26289150
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 地盤工学
研究機関筑波大学

研究代表者

松島 亘志  筑波大学, システム情報系, 教授 (60251625)

研究分担者 波多野 恭弘  東京大学, 地震研究所, 准教授 (20360414)
渡辺 圭子  立命館大学, 理工学部, 准教授 (80423599)
別府 万寿博  防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, システム工学群, 教授 (90532797)
北島 弘子  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 火山研究部門, 外来研究員 (60635796)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2014年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード粒子破砕 / 高速衝突 / 高速せん断 / フラクタル粒度分布 / 断層面の力学 / 惑星地盤工学 / 地盤材料 / 高圧 / マイクロメカニックス / 圧縮固化
研究成果の概要

高圧下の粒状体の複雑な巨視的物性(圧縮・せん断・固化特性)を,粒子スケールの力学(粒子破砕による粒度や粒子形状の変化,それに伴う粒子骨格構造変化,細粒分粒子の付着力による固着力など)から導く理論を構築するため,単粒子破砕試験,1次元圧縮試験,回転せん断試験,高速衝突実験,砂層の爆発衝撃実験などを行い,圧力や粒度分布の変化を計測した.その結果をもとに,間隙充填メカニズムに基づいた圧縮構成モデルを構築し,実験と比較して良好な一致を得た.得られた成果は,地震断層面の力学・透水特性評価,衝撃荷重を受ける地盤の力学特性評価,固体惑星表層土の物性評価と惑星探査技術への還元などに役立つものである.

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 1件、 査読あり 14件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件、 招待講演 11件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Fundamental structural characteristics of planar granular assemblies: Self-organization and scaling away friction and initial state.2017

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, T., Blumenfeld, R.
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 号: 9 ページ: 032905-032905

    • DOI

      10.1103/physrevlett.112.098003

    • NAID

      120007129178

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Constitutive modeling of granular geo-materials under high-speed impact2017

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, T., Sato, K.
    • 雑誌名

      Proc. IWBDG - 11th International Workshop on Bifurcation and Degradation in Geomaterials

      巻: 1 ページ: 1-1

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of grain size distribution during high-pressure compression and shear2015

    • 著者名/発表者名
      Sato, K., M. Seta, H. Kitajima, M. Takahashi, and T. Matsushima
    • 雑誌名

      The Twenty-Eight KKHTCNN Symposium on Civil Engineering

      巻: 1 ページ: 16-18

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 惑星土質力学のすすめ2015

    • 著者名/発表者名
      松島亘志
    • 雑誌名

      第 12 回地盤工学会関東支部発表会講演概要集

      巻: 12

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Particle Grading Effect on Mechanical Properties of Lunar Soil Simulant FJS-12015

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, T., Ishikawa, T.
    • 雑誌名

      Proc. Earth and Space 2014, ASCE

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data report: permeability and consolidation behavior of sediments from the northern Japan Trench subduction zone2015

    • 著者名/発表者名
      Valdez, R.D., II, R. M. Lauer, M. J. Ikari, H. Kitajima, and D. M. Saffer
    • 雑誌名

      Proc. IODP, 343/343T: Tokyo (Integrated Ocean Drilling Program Management International, Inc.)

      巻: 343 ページ: 1-23

    • DOI

      10.2204/iodp.proc.343343t.201.2015

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Investigation of 3D Grain Shape Characteristics of Lunar Soil Retrieved in Apollo 16 Using Image-Based Discrete-Element Modeling.2014

    • 著者名/発表者名
      Katagiri, J., Matsushima, T., Yamada, Y., Tsuchiyama, A., Nakano, T., Uesugi, K., Ohtake, M., and Saiki, K.
    • 雑誌名

      J. Aerosp. Eng.

      巻: 10 号: 4 ページ: 1061-1073

    • DOI

      10.1061/(asce)as.1943-5525.0000421

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SPring-8のX線マイクロCTを用いた3次元土粒子形状の定量的評価2014

    • 著者名/発表者名
      1-2.片桐淳, 松島亘志, 竿本英貴, 豊田衛, 山田恭央
    • 雑誌名

      土木学会論文集C(地圏工学)

      巻: 70 ページ: 265-274

    • NAID

      130004559423

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Meso-scale structural characteristics of clay deposit studied by 2D Discrete Element Method2014

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, A., Matsushima, T.
    • 雑誌名

      Proc. IS-Cambridge, Geomechanics from Micro to Macro, Soga et al. Eds, Taylor & Francis

      巻: 1 ページ: 33-40

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plastic Compression of Sands due to Grain Crushing under High Pressure2014

    • 著者名/発表者名
      Matsushima, T., Yamashita, K., Yamada, Y.
    • 雑誌名

      COMPSAFE: Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems

      巻: 1 ページ: 671-674

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Abrasion Law of Irregularly-shaped Ballast Grains in a Rotating Drum2014

    • 著者名/発表者名
      Kono, A., Ito, N., Matsushima, T.
    • 雑誌名

      COMPSAFE: Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems

      巻: 1 ページ: 671-673

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Penetration Velocity Measurement in Sands Using Magnet-Coil Gages2014

    • 著者名/発表者名
      Keiko Watanabe, Syungo Fukuma, Tadashi Yoshisaka, Hidetoshi Kobayashi
    • 雑誌名

      Applied Mechanics and Materials

      巻: Vol.566 ページ: 371-376

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/amm.566.371

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A rotary-shear low to high-velocity friction apparatus in Beijing to study rock friction at plate to seismic slip rates2014

    • 著者名/発表者名
      Ma, S., T. Shimamoto, L. Yao, T. Togo, and H. Kitajima
    • 雑誌名

      Earthquake Science

      巻: 27 ページ: 469-497

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ frictional properties of San Andreas Fault gouge at SAFOD2014

    • 著者名/発表者名
      Coble, C. B., M. E. French, F. M. Chester, J. S. Chester, and H. Kitajima
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 199 号: 2 ページ: 956-967

    • DOI

      10.1093/gji/ggu306

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Consolidation state of incoming sediments to the Nankai Trough subduction zone: Implications for sediment deformation and properties2014

    • 著者名/発表者名
      Kitajima, H., and D. M. Saffer
    • 雑誌名

      Geochemistry, Geophysics, Geosystems

      巻: 15 号: 7 ページ: 2821-2839

    • DOI

      10.1002/2014gc005360

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exp. 311:ガスハイドレート成因解明に向けて-大陸縁辺域のGH掘削の成果-2014

    • 著者名/発表者名
      吉岡秀佳, 秋葉文雄,金子雅紀, 北島弘子, 東陽介, 橋本善孝, Exp. 311乗船者一同
    • 雑誌名

      月刊地球号外

      巻: 64 ページ: 88-95

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Crushable granular system vs cohesive granular system2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      研究会「ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー」
    • 発表場所
      YITP, Kyoto University, Kyoto, Kyoto prefecture
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] MICROMECHANICAL ASPECTS OF NATURAL FORMATION PROCESS OF GEOLOGICAL GRAINS2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      MTiG4 "Modern Trends in Geomechanics"
    • 発表場所
      Assisi, Italy
    • 年月日
      2016-05-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Grain crushing and structural evolution of geomaterials under high pressure2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      Avalanches, plasticity, and nonlinear response in nonequilibrium solids
    • 発表場所
      Yukawa Institute of Theoretical Physics, Kyoto, Japan
    • 年月日
      2016-03-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Why was Armstrong’s footprint so clear?2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      ADVANCING EXPERIMENTAL GEOMECHANICS: EXPERIMENTS IN NEED OF THEORIES AND THEORIES IN NEED OF EXPERIMENTS
    • 発表場所
      Mercure Resort Hunter Valley Gardens in Pokolbin, NSW, Australia
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Planetary Geomechanics2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      ALERT Workshop 2016, Special lecture
    • 発表場所
      Aussois, France
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Micromechanics of Lunar Soil2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      IMS-Chubu 2016 "New concepts and new developments in soil mechanics and geotechnical engineering"
    • 発表場所
      Nagoya University, Nagoya, Aichi
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 土粒子の表面凹凸と形成環境の関連性の把握2016

    • 著者名/発表者名
      石橋壮大
    • 学会等名
      第10回地盤工学会関東支部発表会
    • 発表場所
      日本科学未来館,江東区,東京都
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 回転せん断試験による地盤材料の摩耗・破砕特性評価2016

    • 著者名/発表者名
      佐藤完
    • 学会等名
      第10回地盤工学会関東支部発表会
    • 発表場所
      日本科学未来館,江東区,東京都
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] LROC画像を用いた月面クレーター形状パラメーターの検討2016

    • 著者名/発表者名
      当流谷啓一
    • 学会等名
      第10回地盤工学会関東支部発表会
    • 発表場所
      日本科学未来館,江東区,東京都
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] High pressure impact on geomaterials: grain crushing and structural evolution2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      IWACOM-III(3rd International Wrokshop on Advances in Computational Mechanics)
    • 発表場所
      KFC Hall & Rooms, Japan
    • 年月日
      2015-10-12
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Formation and evolution of geo-materials on planetary surfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      Invited lecture in NUDT (National University of Defense Technology)
    • 発表場所
      NUDT lecture room 101-109(中国)
    • 年月日
      2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Micromechanics of Granular Materials: The Effect of Grain Properties on Bulk Mechanical Properties2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Matsushima
    • 学会等名
      Invited lecture in NUDT (National University of Defense Technology)
    • 発表場所
      NUDT lecture room 101-109(中国)
    • 年月日
      2015-03-30
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 分野横断を見据えた衝撃問題への取り組み2015

    • 著者名/発表者名
      渡辺圭子
    • 学会等名
      日本材料学会 平成26年度衝撃部門委員会部門賞 奨励賞受賞講演
    • 発表場所
      日本材料学会本部3階大会議室(京都府)
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 地盤工学における粒子法の活用事例2015

    • 著者名/発表者名
      松島亘志
    • 学会等名
      弥生研究会「粒子法研究会」
    • 発表場所
      鹿島建設 赤坂別館101, 102会議室(東京都)
    • 年月日
      2015-02-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 砂中貫入速度および姿勢計測を精緻化するための基礎研究2015

    • 著者名/発表者名
      渡辺圭子
    • 学会等名
      平成26年度 宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
    • 発表場所
      宇宙科学研究所 新A棟2階会議室A(神奈川県)
    • 年月日
      2015-02-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高速圧縮破砕を受ける砂層に対するユゴニオ状態方程式の土質力学的解釈2014

    • 著者名/発表者名
      松島亘志, 渡辺圭子
    • 学会等名
      土木学会応用力学講演会(論文賞講演)
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県)
    • 年月日
      2014-05-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 高圧下における地盤材料の圧縮、せん断と固化の マイクロメカニックス

    • URL

      http://granular.kz.tsukuba.ac.jp/h26_kibanb/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 科学研究費補助金 基盤研究(B)「高圧下における地盤材料の圧縮、せん断と固化のマイクロメカニックス」

    • URL

      http://granular.kz.tsukuba.ac.jp/h26_kibanb/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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