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2020 年度 実施状況報告書

不飽和土内の液架橋分布が強度・変形特性に与える影響の解明と構成モデルの構築

研究課題

研究課題/領域番号 20K14825
研究機関京都大学

研究代表者

木戸 隆之祐  京都大学, 工学研究科, 助教 (40847365)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード不飽和土 / 液架橋 / 密度 / 飽和度 / X線CT / 水分保持特性
研究実績の概要

本研究では,不飽和土の三相ミクロ構造とマクロな応答との関係を実験的に解明し,その結果に立脚した不飽和土構成モデルの構築を目的とする.そのために,今年度は,土の初期密度,初期飽和度,三軸試験時の排水条件を変化させた場合の力学特性の把握を目的に実験を計画した.これまで,初期密度が高く体積膨張を示すような土を対象に検討を進めてきた.そこで今年度は,初期密度が低く体積圧縮を示すような条件で検討を進めることとした.また,不飽和土の力学特性評価の前に,より単純な条件である飽和土を対象に,初期密度の低い供試体(ゆる詰め供試体)を作成して三軸圧縮試験およびX線CT撮影を実施した.ゆる詰め飽和土は,不飽和土で見られるような明瞭なせん断帯を伴い破壊するstrain localization modeではなく,diffuse failure modeを示すことが知られている.本研究で拘束圧を様々変化させて三軸試験およびX線CT撮影を行った結果,供試体内部ではせん断帯が生じず,供試体全体でひずみが生じる変形モードになることが明らかとなった.軸差応力は,拘束圧が高いほど大きくなる傾向が見られ,単調にひずみ硬化するか,一度軟化した後に硬化するというパターンが確認された.今後は,初期密度の低い不飽和土の実験も併せて実施するとともに,土粒子構造や間隙水の存在形態の変化に着目し,マクロな応答に与える影響を調べていく.また,液架橋の数,水-空気接触面の曲率の変化を関数形で記述し,不飽和土構成モデルに導入し,そのモデルの妥当性を検証していく予定である.

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

初期密度の異なる不飽和土のミクロな特性とマクロな応答との関係を把握することを計画していた.進捗としては,密詰めで体積膨張を示す不飽和土に関しては達成した一方,ゆる詰めで圧縮性の高い状態の土に関しては,飽和土のみの把握に留まった.せん断中や飽和度変化に伴う液架橋の数や体積の変化はある程度把握できているが,その挙動をモデル化するにあたり,さらなるデータの取得が必要と考えている.

今後の研究の推進方策

今後は,初期密度の低い不飽和土の実験も併せて実施するとともに,土粒子構造や間隙水の存在形態の変化に着目し,マクロな応答に与える影響を調べていく.また,液架橋の数,水-空気接触面の曲率の変化を関数形で記述し,不飽和土構成モデルに導入し,そのモデルの妥当性を検証していく予定である.

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの影響により,当初予定していたイタリア,シンガポールへの出張代を支出しなくなったため,残額が生じたものである.今年度の実験において,計画よりも多くの実験消耗品(ラテックスメンブレン,セラミックディスク付きペデスタル等)を必要としたため,今年度はそれらの物品を補充する.また,

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Microscopic characteristics of partially saturated dense sand and their link to macroscopic responses under triaxial compression conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Kido Ryunosuke、Higo Yosuke
    • 雑誌名

      Acta Geotechnica

      巻: 15 ページ: 3055~3073

    • DOI

      10.1007/s11440-020-01049-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] X線マイクロCTを用いた非排水三軸圧縮下における超緩詰め飽和砂の変形特性の可視化2021

    • 著者名/発表者名
      大谷悠哉,木戸隆之祐,肥後陽介
    • 学会等名
      第56回地盤工学会研究発表会
  • [学会発表] X線マイクロCTを用いた超緩詰め飽和砂の非排水せん断時の変形特性に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      大谷悠哉,木戸隆之祐,肥後陽介
    • 学会等名
      2021年度土木学会関西支部年次学術講演会

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公開日: 2021-12-27  

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