| 研究課題/領域番号 |
17K06561
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| 研究機関 | 前橋工科大学 |
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研究代表者 |
森 友宏 前橋工科大学, 工学部, 准教授 (40552394)
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| 研究分担者 |
土倉 泰 前橋工科大学, 工学部, 教授 (40236899)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 不飽和土 / 間隙径分布 / サクション / メニスカス水 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，「砂質系地盤材料の粒径分布・間隙径分布から土粒子の三次元粒子配列を推定して土に働くサクション量を定量的に評価し，変化する飽和度に応じた不飽和土の強度を推定する手法を開発する」ことである。
これまで，不飽和土の強度は現場毎の強度測定を行うしかなく，また，飽和度によって強度がまちまちであるため，不飽和土の強度を設計に組み込むことは難しかった。本研究では，従来の逆解析的な不飽和土の強度予測から一歩前進し，土の不飽和強度に影響を与える土粒子間のサクションやダイレーションの問題を，土粒子の幾何学的配置の観点から整理することで，飽和度によって変化する不飽和土の強度を順解析的に予測する手法を開発しようとするものである。
平成29年度は，不飽和地盤の土粒子間に存在するメニスカス水の形状，およびそれによって発揮されるサクション力が，不飽和土の強度に及ぼす影響を把握するための基礎研究として，異粒径の土粒子間に形成される間隙径分布の算出方法を検討した。また，空気圧入式間隙径測定装置によりガラスビーズ試料の間隙径分布を計測し，提案式による間隙径分布と，実験により得られた間隙径分布の比較を行った。その結果，提案式はガラスビーズ試料における間隙径分布をほぼ正しく推定できることが示された。
また，土の数値モデルに関しては，土の間隙に相当する部分が均一に分布しないことに着目し，球の集まりである粒状体モデルを対象に、間隙部を区割したときの各部体積のばらつきで間隙の大小分布をとらえることに取り組んだ。区割りには、粒状体のボロノイ分割を適用する。当該年度の研究で、数式をもとにボロノイ分割する手順を整理することができた。また、非最密状態にある粒状体モデルにこの手法の適用が可能であることを確かめた。
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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
平成29年度は，不飽和土の強度に大きな影響を及ぼす，土粒子間のメニスカス水およびサクション力を把握するために必須となる間隙径分布の推定手法を，ほぼ確立できたことは大きな成果である。本手法は，複数の異粒径の土粒子の組み合わせにより形成される間隙径分布をも推定可能であるため，理論上は，一般的な土への適用も可能であると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度は，間隙径分布算出の提案式の一般的な土材料への適応性について検討を行う。また，土粒子間のメニスカス水と発揮されるサクション力と土の不飽和強度を具体的に結び付け，将来的に土の粒径分布から飽和度に応じた不飽和強度の推定を行うための基本理論構築の準備をしていく。
また，ガラスビーズ試料の充填率が異なる（特に充填率が小さい）場合の間隙径分布の推定方法の検討，および一般的な土材料への適用性についての検討を行っていく。一方で，空気圧入式間隙径分布測定装置の測定精度を向上させる工夫を行う。そのための計測装置の改造を平成29年度に行ったので，平成30年度は改造後の装置を用いた試験を実施し，供試体に形成される間隙経路の変化の確認，および間隙径分布測定精度の向上の程度を確認する。
土の数値モデルに関しては，より多くの土粒子モデル（粒状体）を用いた間隙径分布の算定手法を確立すると共に，せん断による正負のダイレーションを的確に表現できるような工夫を行っていく。
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