| 研究課題/領域番号 |
21K18752
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
安福 規之 九州大学, 工学研究院, 教授 (20166523)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| キーワード | 不飽和土 / 水分特性曲線 / 不飽和透水係数 / 不飽和一面せん断強さ / 吸排水履歴とせん断強さ / 連続加圧場 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、既に開発している連続加圧型の保水試験装置を活かし、水分特性曲線の吸水排水履歴と連動した不飽和透水係数の算定法を提示するとともに、任意の水分特性状態を反映させた一面せん断試験用の供試体を作成できるハイブリッド型試験システムの開発を進めている。これによって、砂質土系供試体の水分特性曲線、不飽和透水係数、せん断強さが連動して得られ、従来の手法と比べて圧倒的な効率化・高精度化を実現可能であると考えている。この目的を達成するために、令和4年度、以下のことを実施した。
１）．新たな連続加圧型の保水性試験装置を試作した。標準の供試体直径は6㎝で、高さについては、上部の載荷版を工夫することで、2㎝～5㎝の幅で変えられるようにし、供試体直径と高さを変えた条件で保水試験を行った。その結果、水分特性曲線に与える供試体径と高さの影響はほとんど表れないことを確認した。２）．一面せん断試験用の3連の不飽和容器の試作を行った。標準の直径は6㎝、高さは2㎝とした。また、容器の下部にはセラミックディスクを装着し、吸排水量が計測できるようにした。安定した結果を得るためには、丁寧にセラミックディスクを飽和化することが極めて重要であることを確認した。３）．１）と２）を効率的に結び付けるためのシステムブロック図に基づいて、そのシステムを具体化した。４）．一面せん断と保水性試験用の供試体の吸排水量を連続的かつ長時間、安定的に計測するための電子天秤を選定し、その測定精度を時間的な変動に着目して分析した。５）．上記の試作したハイブリッド型のシステムを組み合わせて、水分特性曲線、不飽和透水係数および一面せん断試験用の供試体を効率的に得るためのシステム全体を制御可能な柔軟性のあるプログラムを準備し、動作確認を行った。
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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
令和4年度は、本研究の目的を達成するために、本体部分である連続加圧型の保水試験装置そのものと3連の一面せん断試験用供試体作成セルの設計および試作、実験に必要な計測および制御システムの設計、ならびに、装置本体と計測・制御システム全体の設置環境を整えることができた。予定通り、システムを構成する要素パーツの機能や測定・計測精度の確認などを実施した。また、水分特性曲線に与える供試体サイズの影響を調べることもできた。最終年度に向けて、システム全体の性能を明らかにし、当該ハイブリット型システムの使用方法を提示し、その有用性を検証する上で、申請者としては、課題解決に向けて今年度もおおむね順調に進展していると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の推進方策については、本研究課題の最終年度であることを認識し、以下のことを実施する計画である。
１）．これまでに準備した保水性試験装置と一面せん断試験用の供試体をハイブリッド形式で組合せ、保水性試験、不飽和透水係数、一面せん断強さが効率的かつ一体的に測定可能なひとつのシステムを確立する。そのために、システム全体での測定精度の把握、実験手順の明確化、制御用プログラムの改善、適用範囲の明確化などを体系立てて実施する。２）．その結果に基づいて、もし問題点が抽出されれば、その改善方法を検討し、対処方法の有効性を確認する。３）．連続加圧場で得られる水分特性と一面せん断試験用供試体の保水状態に着目して、保水試験装置内の供試体の含水状態と一面せん断試験用供試体のそれがどの程度整合しているかも明らかにし、このシステムのこれまでにない特色を従来の方法と比較して、まとめる。また、４）一体化したシステムの効率性を試験時間に着目して比較し、数値化するとともに、一体化することによるメリットを計測精度と力学的な価値に着目して整理する。その上で、５）．土質材料等の適用範囲を明確にしたうえで、提案するハイブリッドシステムの全体系として試験方法を使用者の視点から分かりやすく示す。さらに、まとめとして、６）各種土質材料への適用(社会実装)に向けた留意点を整理するとともに、その成果を質の高いジャーナルに投稿する予定である。
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