| 研究課題/領域番号 |
19H02234
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| 研究機関 | 横浜国立大学 |
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研究代表者 |
早野 公敏 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 教授 (40302632)
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| 研究分担者 |
石川 達也 北海道大学, 工学研究院, 教授 (60359479)
桃谷 尚嗣 公益財団法人鉄道総合技術研究所, 軌道技術研究部, 上席研究員GL (60425973)
中村 貴久 公益財団法人鉄道総合技術研究所, 軌道技術研究部, 主任研究員 (80425975)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 交通地盤構造物 / 軌道 / 舗装 / 道床材 / 路盤材 / 破砕・細粒化 / 維持管理 |
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| 研究実績の概要 |
鉄道・道路施設では道床材，路盤材として砕石を主体とする粗粒材を広く使用している．これまでの研究で敷設後20年以上のバラスト軌道，供用30年以上のアスファルト舗装において交通荷重の繰返しによる破砕・細粒化が生じている．細粒化が進行すると雨水浸透に伴う沈下が頻発しさらには脱線や陥没のリスクが高まる．近年では降雨特徴の変化により突発的に変状が生じるケースが増加し，これらの予防や維持管理コストの最小化のためには道床・路盤材の交換や改良のタイミングの適切な判断が重要となる．また，災害後の早期復旧に破砕・細粒化が生じた道床・路盤材の再利用を求める場合もある．しかし現状では細粒化後の供用性予測の不確実性は高く，降雨後に沈下が頻発する現象や災害発生などに基づいて事後に経験的に判断することが多い．
そこで2020年度は，精緻な各種室内材料試験を実施し，経年劣化による細粒分増加や粒子形状変化が締固め特性，繰返し変形特性，浸透特性，強度特性などに及ぼす影響を明らかにした．また道床材・路盤材が経年劣化した軌道・舗装の変形・沈下量を予測する解析ツールの開発において必要不可欠な実証データも模型試験により取得した．さらに従来，破砕・細粒化した道床材・路盤材を交換せずに改良する方法としてアスファルトやセメントで細粒化した道床・路盤材を結合する工法を用いる場合があるが，この工法は強度剛性が増加して沈下を抑制できるが，固結させるため沈下に対する追従性や排水性を重視する場合には適用できない．そこで従来の改良が困難なケースに対して適用可能な新しい改良方法の開発の検討も合わせて実施した．
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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
2020年度は本研究の2年目であり，経年劣化による細粒分増加や粒子形状変化が道床材・路盤材の締固め特性や繰返し変形特性などに及ぼす影響について調査を行った．具体的には，室内要素試験および室内模型実験を主として実施し，経年劣化による細粒分増加や粒子形状変化が道床材・路盤材の締固め特性，浸透特性，繰返し変形特性，支持力特性に及ぼす影響を調査した．経年劣化したバラストの保水性に対する細粒化と粒子形状変化の影響を調べるとともに，不飽和粒状路盤の降雨浸透特性に及ぼす経年劣化の影響について実証データを蓄積した．また道床バラストの浸透・強度変形特性に及ぼす経年劣化の影響に関するデータも取得した．さらに道床・路盤材の新しい改良方法として，キャピラリーバリアの適用性評価のための路盤材の浸透特性の検を検討した．
以上のように，道床材・路盤材を対象に研究データを蓄積するために必要な各種試験を実施できたこと，また各試験から経年劣化に伴う破砕・細粒化が道床材・路盤材の物性に及ぼす影響について基礎的なデータを幅広く得られたこと，さらに新しい改良方法の開発に着手できたことから，おおむね順調に進展していると考えられる．
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| 今後の研究の推進方策 |
道床材・路盤材を用いた各種室内材料試験および模型試験を継続して実施し，破砕・細粒化が道床材・路盤材の物性および挙動に及ぼす影響についてデータを集積するとともに，いままでに得られた試験データを活用して，道床材・路盤材が経年劣化した軌道・舗装の変形・沈下量などを予測可能な解析ツールの開発に着手する．下負荷面モデルに基づく解析ツールを破砕・細粒化の影響を考慮できるように高度化するとともに，室内試験結果などを用いて高度化したモデルのパラメータの同定を行う．さらに従来の改良が困難なケースに対して適用可能な新しい改良方法について室内試験を詳細に実施し，改良前後の沈下挙動や浸透特性の比較検討から改良効果を定量的に把握する予定である．模型試験では道床材・路盤材の交換や改良深度の影響も明らかにする．
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