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2019 年度 実績報告書

応力発光現象の応用による地盤内部のリアルタイムな応力分布可視化技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14725
研究機関国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所

研究代表者

近藤 明彦  国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 研究官 (80755893)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード可視化 / 粒状体 / 応力発光 / 粒子間接触力 / 応力鎖
研究実績の概要

本研究は,力学的な作用に応じて発光する応力発光現象に着目して,地盤を構成する個々の粒子の作用力状態を発光強度で表すことによって,リアルタイムに地盤材料の応力場を可視化する新しい計測手法の開発を目的として実施した.
応力発光粒子の作成にあたり,様々な応力発光材料から本研究に適した材料として弾性領域の応力増分に比例した発光強度を示す材料を選定し,粉末状の材料を二液性エポキシに混合した塗料を用いることで様々な形状の粒子を対象にできることを示した.発光強度は塗膜の厚さに影響されることから,球形ガラスビーズを対象に塗装方法を検討し,SEMとX線CTスキャンによる検証を行うことで均一性の高い塗装方法を確立した.作成した応力発光粒子は,キャリブレーションとして様々な軸ひずみ速度で載荷を行い,撮影した載荷時の発光強度の推移と比較することで,作用力増分と発光強度の校正を行った.
粒状体への適用と検証として,二次元断面の粒状体に載荷実験を行い,粒状体らしい粒子間接点力やその繋がりとしての応力鎖が発生・消滅する過程を可視化できることを示した.検証にあたり,得られた発光強度の推移を校正係数で換算した値と載荷板に設置したロードセルでの計測値を比較して定量的に一致することを示した.粒状体の変形・破壊メカニズムの検討への応用として,杭貫入時の地盤内の挙動を対象に,応力発光粒子を用いて載荷時の拘束圧による影響と相対密度による影響を可視化した.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Royal Military College of Canada(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      Royal Military College of Canada
  • [雑誌論文] Visualization and measurement of load transmission in granular assemblies using mechanoluminescent-coated particles2019

    • 著者名/発表者名
      A. Kondo, D. Takano, E. Kohama, R. J. Bathurst
    • 雑誌名

      Granular Matter

      巻: 21:50 ページ: -

    • DOI

      10.1007/s10035-019-0907-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 応力発光粒子を用いた可視化画像の校正と閉端杭貫入抵抗の可視化2020

    • 著者名/発表者名
      近藤 明彦, 高野 大樹, 小濱 英司
    • 学会等名
      第55 回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] 応力発光粒子を用いた閉端杭貫入時における先端抵抗の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      近藤 明彦, 高野 大樹, 小濱 英司
    • 学会等名
      第54 回地盤工学研究発表会
  • [学会発表] Visualization of load transmission during pile penetration in granular material by using elastico-mechanoluminescence particle2019

    • 著者名/発表者名
      A. Kondo, D. Takano, E. Kohama
    • 学会等名
      The VI International Conference on Particle-Based Methods
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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