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2015 年度 実績報告書

土を用いた落石対策インフラの長寿命化へ向けての土の緩衝メカニズム解明とその対策

研究課題

研究課題/領域番号 14J07908
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

内藤 直人  名古屋工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
キーワード落石 / ロックシェッド / 敷砂緩衝材 / 落石防護土堤 / 堆積層 / 個別要素法 / 衝撃力 / 粘着力
研究実績の概要

1.【異なる含水状態の敷砂緩衝材の衝撃実験】:異なる含水比の敷砂緩衝材に対する衝撃実験を実施し,乾燥砂に比べて湿潤砂の方が緩衝材底面に伝達する最大応力は小さく,応力分布は広域化することを明らかにした.その際,新たな試みとして衝撃実験に感圧シートを導入し,緩衝材底面に伝達する衝撃応力を簡易的に測定することに成功した.
2.【DEM解析における土の粘着力のモデル化と衝撃問題への適用】:DEM解析における土の粘着力のモデル化では,地盤の掘削解析を実施し,任意のボンド強度における限界自立高さから粘着力を求めることで,ミクロ物性のボンド強度とマクロ物性の粘着力の関係式を作成した.さらに,衝撃問題への適用として,実際の落石防護土堤(粘着力の効果で土だけで自立する構造物)への落石衝突事例と同条件で解析を実施した.現地調査で土堤の天板付近へ落石が衝突した影響で,天板と土堤背面上部に盛り上がり部分を確認しており,DEM解析においても実際の被災事例と同様の変形挙動を再現できた.
3.【一次元波動方程式に基づく衝撃応力σ =ρcv による落体衝撃力波形の算定の試み】:昨年度の結果を踏まえて,当初の研究計画に加えて,衝撃応力により落体衝撃力波形を簡易的に算定することを試みた.その結果,実験で得られた落体衝撃力波形の主波動である第1波目を精度良く推定できる可能性を示した.
4.【斜面表土や崖錐による落石エネルギー減衰効果の適正評価に向けた模型実験とDEM解析】:最終年度の計画を一部前倒し,堆積層による落石の運動エネルギー減衰効果を適切に評価できるようにすることを目的に,水平な堆積層に対して角速度を有する落体を斜方入射させる模型実験と同条件で実施したDEM解析結果と比較した.その結果,DEM解析は,運動エネルギー比や回転エネルギー比,速度の法線成分と接線成分の内訳を精度良く再現可能であることが分かった.

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

当初の計画に加えて,一次元波動方程式に基づく衝撃応力により落体衝撃力波形を簡易的に算定できる可能性を示した.さらに,これまで得られた知見を踏まえて,最終年度の計画を一部前倒しで実施した.堆積層による落石の運動エネルギー減衰効果を適切に評価できるようにすることを目的に,水平な堆積層に対して角速度を有する落体を斜方入射させる模型実験とDEM解析を実施し,DEM解析は実験結果を精度良く再現できることを示し,堆積層上の落石挙動を適切に評価な手法であることを示した.本年度の研究成果はジャーナル論文に2件掲載されており,当初の計画以上に進展していると言える.

今後の研究の推進方策

3年目には,当初の計画通り,敷砂緩衝材と敷砂以外の砕石やソイルセメント等の土を用いた緩衝材の緩衝性能を比較し,土を用いた緩衝材の合理的な設置方法について検討する.また,2年目には,当初の計画では3年目に予定していた検討課題を一部前倒しで進めることができた.そこで,3年目には,当初の計画に加え,これまで得られた敷砂緩衝材の知見を踏まえて,ロックシェッド頂版の衝撃応答変位が敷砂緩衝材の耐衝撃挙動の及ぼす影響に関する検討を追加実施する予定である.

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 堆積層を有する斜面における衝突条件が異なる落石の運動挙動2016

    • 著者名/発表者名
      内藤直人, 前田健一, 牛渡裕二, 鈴木健太郎, 川瀬良司
    • 雑誌名

      構造工学論文集

      巻: 62A ページ: 1031-1042

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 応力伝播速度に着目した敷砂緩衝材の載荷速度依存性に関するDEM解析2015

    • 著者名/発表者名
      内藤直人, 前田健一, 今野久志, 牛渡裕二, 鈴木健太郎, 川瀬良司
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 71 ページ: 557-566

    • DOI

      10.2208/jscejam.71.I_557

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 砂と砕石を用いた互層緩衝構造の緩衝性能に及ぼす砕石層厚の影響2016

    • 著者名/発表者名
      内藤直人
    • 学会等名
      土木学会北海道支部平成27年度年次技術発表会
    • 発表場所
      札幌市・北海道大学
    • 年月日
      2016-01-30 – 2016-01-31
  • [学会発表] Probability Distribution of Falling Rock by Experiments and a Method to Assess Collision Hazard2015

    • 著者名/発表者名
      内藤直人
    • 学会等名
      6th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering
    • 発表場所
      New Zealand・Christchurch・Air Force Museum
    • 年月日
      2015-11-01 – 2015-11-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 個別要素法解析による応力伝播速度に着目した敷砂緩衝材の載荷速度依存性2015

    • 著者名/発表者名
      内藤直人
    • 学会等名
      土木学会第70回年次学術講演会
    • 発表場所
      岡山市・岡山大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] 敷砂緩衝材の載荷速度依存性に着目した衝撃力発生メカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      内藤直人
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌市・北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-03
  • [学会発表] 高速載荷下における土を用いた緩衝材の載荷速度依存性に着目した耐衝撃挙動2015

    • 著者名/発表者名
      内藤直人
    • 学会等名
      第27回中部地盤工学シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋市・名古屋大学
    • 年月日
      2015-08-07 – 2015-08-07
  • [学会発表] DEM解析を用いた敷砂緩衝材の応力・ひずみに着目した衝撃力伝達挙動2015

    • 著者名/発表者名
      内藤直人
    • 学会等名
      第20回計算工学講演会
    • 発表場所
      つくば市・つくば国際会議場
    • 年月日
      2015-06-08 – 2015-06-10
  • [備考] 名古屋工業大学 前田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.maeda-lab.org/

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公開日: 2016-12-27  

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