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2021 年度 実績報告書

粒子ー流体間のマイクロ力学プロセスによる土砂・地盤流動現象の統一的解釈

研究課題

研究課題/領域番号 21H01418
配分区分補助金
研究機関京都大学

研究代表者

澤田 純男  京都大学, 防災研究所, 教授 (70187293)

研究分担者 藤澤 和謙  京都大学, 農学研究科, 准教授 (30510218)
竹林 洋史  京都大学, 防災研究所, 准教授 (70325249)
新垣 芳一  東電設計株式会社(新領域研究開発推進室), 新領域研究開発推進室, 課長代理 (90704354)
吉田 望  関東学院大学, 総合研究推進機構, アドバイザー (50405891)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
キーワード流動現象 / 土砂 / 地盤 / 相変化
研究実績の概要

液状化による側方流動や土石流の流下量といった土粒子を含む流動現象は,その力学プロセスの理解が本質的に難しいことから,これまで統一的な観点で体系化されていない.本課題は,土粒子が流体により輸送される現象(粒子フロー)として土石流から地盤の流動現象までを統一的に扱う方法論を研究するものである.土石流や掃流/浮遊砂のような水理現象と地盤の流動現象の違いは,本質的には粒子密度の違いと粒子ー間隙流体間の相対速度の違いによるものであり,この違いにより粒子フロー様態が異なるためと考える.このミクロなプロセスを,土骨格相から浮遊土粒子相への相変化としてモデル化することで,連続体として,すなわち現在広く実用化されている有限要素解析に直接応用できるように実現化することを目指す.

令和3年度は,飽和土3相系モデルに土骨格の変形と質量保存則を考慮した支配方程式に,新たに運動量保存則を導入して運動方程式を導出した.これは,地盤工学の分野で広く用いられてきたBiotの式に代わる新しい支配方程式を導くことを意味するが,例えば液状化プロセスの再現解析によりある一定の妥当性を確認することができた.

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

当初の計画通り研究が進められており,概ね順調である

今後の研究の推進方策

今年度は,昨年度に構成した支配方程式による解析を進めるとともに,土骨格相から浮遊土粒子相への相変化にかかるプロセスのモデル化に着手する.このため,侵食/堆積プロセスの実験とその分析を行い,ミクロからマクロな挙動までを対応できるようモデルを構成する.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021

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 (9件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] NUMERICAL STUDY OF EARTH PRESSURE ACTING ON SEMI-UNDERGROUND STRUCTURES DURING AND AFTER EARTHQUAKES2022

    • 著者名/発表者名
      IGARASHI Toru、SAWADA Sumio、GOTO Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of JSCE

      巻: 10 ページ: 111~123

    • DOI

      10.2208/journalofjsce.10.1_111

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 液状化地盤のスロッシング現象によるひずみの局所化に関する解析的検討2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕也,後藤浩之,栗間淳,澤田純男
    • 学会等名
      令和3年度 京都大学防災研究所 研究発表講演会
  • [学会発表] 飽和土三相系モデルに基づいた地盤の流体化および再固体化を考慮した液状化解析手法2022

    • 著者名/発表者名
      栗間淳,後藤浩之,澤田純男
    • 学会等名
      令和3年度 京都大学防災研究所 研究発表講演会
  • [学会発表] Mechanism of earth pressure acting on semi-underground structure during and after earthquake2021

    • 著者名/発表者名
      Toru Igarashi, Sumio Sawada, Hiroyuki Goto
    • 学会等名
      17th World Conference on Earthquake Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Liquefaction model considering solid to fluid transition based on internal erosion2021

    • 著者名/発表者名
      Jun Kurima, Yoshikazu Shingaki, Hiroyuki Goto, Sumio Sawada
    • 学会等名
      17th World Conference on Earthquake Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple excitation problem for underground structure2021

    • 著者名/発表者名
      Nozomu Yoshida, Sumio Sawada, Hiroyuki Goto
    • 学会等名
      17th World Conference on Earthquake Engineering
    • 国際学会
  • [学会発表] 液状化地盤のスロッシング現象によるひずみの局所化に関する一考察2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕也,後藤浩之,栗間淳,澤田純男
    • 学会等名
      第41回地震工学研究発表会
  • [学会発表] 飽和土三相系モデルに基づいた地盤の固体から流体への相変化を考慮した支配方程式2021

    • 著者名/発表者名
      栗間淳,新垣芳一,後藤浩之,澤田純男
    • 学会等名
      第41回地震工学研究発表会
  • [学会発表] 液状化地盤のスロッシングによるひずみの局所化2021

    • 著者名/発表者名
      伊藤裕也,後藤浩之,栗間淳,澤田純男
    • 学会等名
      令和3年度土木学会全国大会
  • [学会発表] 深層学習と物理モデルの組み合わせによる土の繰返しせん断特性の表現2021

    • 著者名/発表者名
      ショーバック ジェイコブ英輔,後藤浩之,栗間淳,三上武子,吉田望,澤田純男
    • 学会等名
      令和3年度土木学会全国大会

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公開日: 2022-12-28  

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