| 研究課題/領域番号 |
19KK0121
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
陳 光斉 九州大学, 基幹教育院, 教授 (50293882)
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| 研究分担者 |
東畑 郁生 関東学院大学, 総合研究推進機構, 特任教授 (20155500)
王 功輝 京都大学, 防災研究所, 教授 (50372553)
Lu Min 九州大学, 基幹教育院, 助教 (60750007)
谷口 説男 九州大学, 基幹教育院, 教授 (70155208)
若井 明彦 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (90292622)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2023-03-31
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| キーワード | 斜面崩壊 / 不連続変形解析（DDA） / 不飽和土 / サクション / シミュレーション / 土砂災害 / 多相材料 / 相互作用 |
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| 研究実績の概要 |
斜面の安定性評価や崩壊後の変形挙動などの問題は、不飽和土の力学特性に密接に関係している。土の粘着力や摩擦のほかに、マトリックサクションも不飽和土の力学特性を制御する主な要素である。R3年度の研究は、主に不飽和土の力学挙動の解明や、サクションを適切に考慮した斜面崩壊挙動の解析方法の開発を行い、以下の成果を得た。
(1)DDAを改良した。DDAのブロック間の接触は岩塊ブロックシステムの連結か分離運動かにおける判断処理を行う重要なプロセスであり、オリジナルDDAで対角間の相対位置関係による頂点と頂点の接触判定方法は重なった直角ペアが正しく判定されないの課題を解決するために、ベクトル積による新しい頂点と頂点の接触判定方法を提案し、成果は国際誌「COMPUTERS AND GEOTECHNICS」（IF＝5.5）に公表した。
(2)サクションは不飽和土の含水量に関係しており、水分特性曲線（SWCC）と呼ばれる曲線によって表す。室内実験の結果によると、土質の種類によってSWCCが大きく異なる。そこで、サクションの効果を不連続変形法（DDA）に組み込み、不飽和土のサクションを微視的視点に基づき解析する手法および斜面の崩壊挙動を巨視的な視点で解析する手法（を開発し、SWCCに影響する要因の分析、斜面安定性および崩壊土砂の到達距離に与えるサクションの影響を解明することを試みた。成果は3編の論文を「国際誌「COMPUTERS AND GEOTECHNICS」および「Engineering Analysis with Boundary Elements」に公表した。
(3)水・土・岩石・構造物などの多相材料の相互作用の問題における研究成果を国際誌「INTERNATIONAL JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND MINING SCIENCES」(IF=7.042)に公表した。
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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
新型コロナウイルスの影響で、共同研究の対象国（中国）で計画した現場調査や、実験の実施は実現できなかったが、地震による斜面崩壊メカニズムの解明における基礎研究や斜面崩壊による土砂災害連鎖災害に関する数値シミュレーション手法の開発は順調に進展している。R3年度の研究成果は６編の論文を国際誌「「COMPUTERS AND GEOTECHNICS」（IF＝5.5）に３編、「Journal of Fluids and Structures」(IF=3.317)、「ENGINEERING ANALYSIS WITH BOUNDARY ELEMENTS」（IF=2.96)、「INTERNATIONAL JOURNAL OF ROCK MECHANICS AND MINING SCIENCES」(IF=7.042)にそれぞれ１編公表した。
また、国際会議で招待講演を３回行い、本研究の成果を広く紹介した。３次元マニフォールド法の開発に基づき、1冊の本を出版した。
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| 今後の研究の推進方策 |
１）計画の実験の実施 共同研究の対象国（中国）に出張できる条件を満たせれば、成都理科大学で、パルス地震動による斜面崩壊メカニズムを解明するための動的遠心装置を用いて地震による斜面崩壊の模型実験を実施する。また、大型土石流模型実験による土石流の運動特徴の解明や土石流シミュレーション手法を実験で検証する。
２）崩壊土砂の運動シミュレーション手法および土石流シミュレーション手法の高度化と実用化における研究をさらに推進し、次世代統合型土砂災害予測システムを構築する。
３）土の構成式をSPHに取り入れ、岩塊・流木ブロックと土・水粒子を同時に解析できる３D-DDA-SPH手法を確立し、天然ダムの形成と破壊や、岩塊・流木による家屋などの構造物への衝撃による破壊等の予測、砂防堰堤の防災効果の評価などの機能を実現する。
４）国際会議を主催し、これまでの研究成果を発信する。また、本研究グループが先導する研究により、国内外の研究グループを統合した国際コンソーシアムを設立し、国際標準の災害シミュレータの開発を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスの影響で共同研究の相手国（中国）への渡航出来なかったので、計画した調査、実験および人員の交流を実現できませんでした。これらの活動に関わる旅費、物品費と実験装置使用料を使用できませんでした。次年度は渡航できる状況に備え、これらの計画の執行は一層積極的に展開したいので、より多くの費用は必要となります。
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