| 研究課題/領域番号 |
23760448
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| 研究機関 | 独立行政法人労働安全衛生総合研究所 |
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研究代表者 |
吉川 直孝 独立行政法人労働安全衛生総合研究所, 建設安全研究グループ, 研究員 (60575140)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| キーワード | 軽石 / コーン貫入試験 / 個別要素法 / 画像解析 |
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| 研究概要 |
(1) 遠心模型実験のためのコーンの設計及び作成：先端抵抗値，周面摩擦，間隙水圧を計測できる直径15mmの円錐型のコーンを設計，作成した。合わせて，半径7.5mmの半円錐型のコーンも設計，作成した。半円錐型のコーンは，先端抵抗のみを計測できる。(2) 遠心模型実験のための土槽の準備等：直径約500mmの円筒状の土槽だけでなく，半径約250mmの半円筒状の土槽も準備した。半円筒状の土槽の前面は，透明なアクリル板でできており，デジタルカメラにてアクリル板を通して連続的に地盤を撮影し，画像解析により半円錐型のコーン貫入中の地盤変形を計測できるようにした。(3) マイクロCTスキャンの画像解析：軽石粒子は内部に空隙を有しているため，標準的な方法にて土粒子の密度を計測する場合には，内部の空隙を軽石粒子の体積として見積もってしまう。そのため，標準的な方法にて計測された土粒子の密度は，真値よりも小さいことが既往の研究から報告されている。そこで，本研究では，CTスキャン画像により，内部の空隙を可視化し，画像解析により実際の軽石粒子の体積等を算出し，軽石粒子の密度，軽石粒子のかさばりの密度，粒子形状を評価した。軽石粒子の密度は2.2g/cm3，軽石粒子のかさばりの密度は0.89g/cm3となった。軽石粒子のかさばりの密度は，水の密度（≒1.0g/cm3）よりも小さく，水に浮くことが証明された。また，軽石粒子のかさばりの密度を算出できたことにより，破砕する前の軽石粒子の集合体の間隙比も算出可能となる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
軽石粒子のマイクロCTスキャン画像を解析することにより，軽石粒子の密度，かさばりの密度，粒子形状を評価でき，個別要素法解析や間隙比の算出に活かすことができるが，コーン貫入試験等は未だ実施することができず，コーンの設計及び作成，土槽の作成にとどまっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1) 実験準備，実験方法の検討：土槽，載荷装置，試料等を準備する。豊浦砂又は珪砂を用いてコーン貫入試験を行い，既往の研究結果と比較し，実験装置の妥当性を検証する。地盤作成方法等も検討する。(2) コーン貫入試験，要素試験：軽石に対してコーン貫入試験を行い，先端抵抗値，周面摩擦，間隙水圧を計測する。また，画像解析により，コーン貫入時の地盤変形を計測する。また，軽石に対して，三軸圧縮試験，繰返し非排水三軸試験を行い，せん断抵抗角，液状化強度比等を求める。(3) 個別要素法によるシミュレーション：多孔質な軽石粒子を個別要素法による解析で表現し，コーン貫入試験を行う。先端抵抗値等を実験結果と比較する。また，コーン貫入中の軽石粒子の弾塑性変形を評価する。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
次年度に使用する予定の研究費は，コーンの載荷装置を円筒状及び半円筒状に設置する治具，軽石をニュージーランドから搬入するための経費等に充てる予定である。
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