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2015 年度 実施状況報告書

空気相の封入・漏出が地盤構造物の品質に及ぼす影響

研究課題

研究課題/領域番号 15K06211
研究機関近畿大学

研究代表者

河井 克之  近畿大学, 理工学部, 准教授 (30304132)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード地盤工学 / 土壌圏現象 / 自然災害
研究実績の概要

本研究の目的は,降雨や地下水位上昇といった外水位変動,外力変化がもたらす変形によって,地盤内の空気相が封入もしくは漏出する挙動を明らかにすることにある.これまでも,地盤材料の透気性に関する研究はいくつかあるものの,様々な外的要因にさらされた地盤構造物において,内部の空気相が浸透特性のみならず変形特性に及ぼす影響を明らかにしたものは少ない.本研究では,模型実験と数値解析によって,地盤構造物中の空気の流れや封入圧の評価手法を確立し,災害時の警戒指針や地盤構造物の設計管理へ適用することを目指す.
今年度は,空気封入による影響が生じやすい高飽和度領域での空気挙動を精緻に表現できるモデルの開発に主眼を置いた.高飽和度領域では空気相体積が小さく,理想体積の状態方程式に照らし合わせるとわずかな体積変化が圧力の変化を生じさせるため,数値計算的な不安定が発生しやすい条件であった.また,間隙空気相の液相への溶解の影響も無視できなくなると考える.そこで,既往の土/水/空気連成問題の枠組みに気体溶解方程式を適用し,高飽和度領域での地盤材料の挙動予測を可能とした.得られたモデルを用いて,室内三軸試験時の間隙圧係数に及ぼす供試体初期状態および応力履歴依存性について,数値解析による検討を行った.その結果,これまで非排水三軸試験時の間隙水圧応答の感度や飽和状態を推定するために用いられてきたB値計測において,応力の与え方による差異が生じることが分かった.
また,同時に模型盛土試験を行い,降雨や蒸発といった自然の水収支条件での水圧,空気圧,含水率の計測を開始し,次年度以降順次計測データの検討を行っていくところである.

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

当初予定していた,高飽和度領域での不飽和状態を表現できるモデルの開発および初期値境界値問題としての定式化を行えた.また,2年目以降に予定していた実物大盛土における計測に着手でき.一方で,室内試験における供試体内不均一性の把握や高容量テンシオメーターの開発には至っていない.よって順調に進展しているものの,計画の変更が必要であるため当該評価となった.

今後の研究の推進方策

当該年度に開発した気相の液相への溶解を考慮した土/水/空気連成解析コードを用いて,非排水三軸試験挙動を表現できることが分かった.室内試験のような均一で応力作用方向も明らかな状態でも,空気圧および水圧の挙動が応力履歴で複雑に変化することが分かった.実地盤構造物では,幾何形状も境界条件もより複雑になるため,内部に応力,変形の局所化が生じるのは明らかである.そこで今後は実地盤構造物を模した外水位変動解析を行う.また同時に当該年度に設置した,実盛土での計測データとの比較により,解析の信頼性向上を目指す.同時に実施できなかった室内試験による地盤材料内不均一性の検討を行う.

次年度使用額が生じた理由

当初予定よりも旅費に要する費用が少なく済んだので.

次年度使用額の使用計画

国際会議参加時の参加費として計上する.

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Simulation of saturation process in a transuranium disposal facility2016

    • 著者名/発表者名
      Takayama, Y., A. Iizuka, K. Kawai
    • 雑誌名

      Environmental Geotechnics

      巻: 3 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1680/jenge.14.00041

    • 査読あり
  • [雑誌論文] マルチング材料としての粉砕汚泥焼成煉瓦の有効活用について2015

    • 著者名/発表者名
      河井克之, 佐伯拓也, 野村瞬, 杉山友理, 飯塚敦
    • 雑誌名

      骨材資源

      巻: 185 ページ: 13-23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 降雨時における傾斜地盤内空気の挙動について2015

    • 著者名/発表者名
      川勝拓哉, 河井克之, Binod TIWARI, 飯塚敦
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.71, No.2 ページ: I_171-I_180

    • DOI

      http://doi.org/10.2208/jscejam.71.I_171

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 深海底プレート境界デコルマ帯におけるせん断破壊モデル2015

    • 著者名/発表者名
      杉山友理, 戎健次, 飯塚敦, 河井克之, 佐々木陽亮
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.71, No.2 ページ: I_605-I_612

    • DOI

      http://doi.org/10.2208/jscejam.71.I_605

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Soil/water/air coupled F. E. simulation of phreatic surface generation process within a river levee2015

    • 著者名/発表者名
      Kawai, K., V. Phommachanh, and A. Iizuka
    • 雑誌名

      Japanese Geotechnical Society Special Publication

      巻: Vol.2, No.49 ページ: 1714-1717

    • DOI

      http://doi.org/10.3208/jgssp.JPN-078

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of stress release after sampling on shear characteristics2015

    • 著者名/発表者名
      Sugiyama, Y., K. Kawai, A. Iizuka and N. Nakatani
    • 雑誌名

      Proc. of Int. Conf. on Soft Ground Engineering

      巻: 1 ページ: 553-559

    • DOI

      10.3850/978-981-09-7520-3 008

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 耐震性に優れ環境にやさしい鉄鋼スラグ混合盛土の開発に向けた室内および現場施工試験2015

    • 著者名/発表者名
      片岡沙都紀, 澁谷啓, 植松尚大, 河井克之, 戎剛史
    • 雑誌名

      Kansai-Geo-Symposium 2015論文集

      巻: 15 ページ: 25-30

    • 査読あり
  • [学会発表] 覆土工における排水能力の評価2015

    • 著者名/発表者名
      岡田真理子, 生田勇輝, 飯塚敦, 河井克之, 坂尾亮太, 小原義之
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 深海底デコルマ帯の変質を考慮したせん断破壊モデル2015

    • 著者名/発表者名
      戎健次, 杉山友理, 佐々木陽亮, 飯塚敦, 河井克之
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] スメクタイトの変質作用がデコルマ帯におけるせん断特性に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      佐々木陽亮, 杉山友理, 戎健次, 飯塚敦, 河井克之
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] Albany構成パラメータの同定2015

    • 著者名/発表者名
      吉富力, 河井克之, 飯塚敦, Lohani Tara Nidhi
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 応力履歴がB 値発現に及ぼす影響(実験)2015

    • 著者名/発表者名
      玉井三友紀, 杉山友理, 田中博之, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 応力履歴がB 値発現に及ぼす影響(解析)2015

    • 著者名/発表者名
      田中博之, 杉山友理, 河井克之, 飯塚敦, 玉井三友紀
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 海底地盤からのサンプリングに伴う応力変化が強度特性に及ぼす影響2015

    • 著者名/発表者名
      中谷奈央, 杉山友理, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] ベンダーエレメントを用いた不飽和供試体のせん断弾性定数2015

    • 著者名/発表者名
      妹川賢司, 吉富力, 飯塚敦, 河井克之, Lohani Tara Nidhi
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 気相の影響を考慮した河川堤防の外水位変動シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      織田裕至, 川勝拓哉, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 降雨時の傾斜地盤内における空気圧の挙動について2015

    • 著者名/発表者名
      川勝拓哉, 大川紀郁, 河井克之, 飯塚敦
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 粒度分布に注目した土粒子吸着物質の除去法の検討2015

    • 著者名/発表者名
      西門優, 飯塚敦, 河井克之
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04
  • [学会発表] 地層処分におけるベントナイト緩衝材の変質挙動評価2015

    • 著者名/発表者名
      神藤卓哉, 樋野隆太, 飯塚敦, 河井克之
    • 学会等名
      第50回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      札幌 北海道科学大学
    • 年月日
      2015-09-01 – 2015-09-04

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公開日: 2017-01-06  

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