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斜面表面や土を利用した緩衝材による、落石のエネルギー吸収能力や衝撃力伝播特性の評価は重要で興味深い課題である。しかし、緩衝層全体を摩擦係数や跳ね返り係数を設定した剛な板と見なす方法が一般的であり、緩衝層の土の力学特性が密度、応力レベル、含水比に依存することに着目した研究は極めて少ない。そこで、土の粒子レベル、応力が集中する粒子骨格を意味する応力鎖のレベルや連続体レベルのマルチなスケールの視点で、衝撃力の伝達メカニズムの一端を解明した。大型・実物大模型実験方法や粒子ベースの数値解析方法の開発を行い、応力鎖の発生・消滅、亀裂や塑性波の伝播、密度変化などを可視化に成功した。土―構造物系の衝撃応答を深く理解し、土を積極的に利活用することで落石対策工の長寿命化方法の提案を検討した。砂・礫・砂の三層緩衝材を提案し、その基礎的な特性の検討から有効性を示した。
緩衝層内や構造物に作用する落石エネルギーの吸収過程や衝撃力の伝播過程を可視化するために、大型・実物大模型実験手法と粒子ベースの数値解析手法を開発した。実験と解析、また、粒子レベルから構造物レベルのマルチなスケールで、落石挙動や衝撃力伝播に及ぼす、落体形状・サイズ、落体の質量や落下高さ、緩衝用の堆積層の層構成、土質、密度や含水状態、衝撃荷重下での間隙水・空気と土粒子骨格との相互作用、土および改良土の力学的応答の速度依存性、構造物の応答の影響を系統的に調べそのメカニズムを明らかにした。これらのメカニズムを考慮し、効果的な落石対策工について検討も進めた。実験では、間隙水圧・空気圧計、水分計、土壌硬度計の他に、音響、超音波や電磁波を用いた非破壊試験の拡張や画像解析によって緩衝層の密度分布変化や変形を評価することに成功した。
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