2015 Fiscal Year Annual Research Report
土を用いた落石対策インフラの長寿命化へ向けての土の緩衝メカニズム解明とその対策
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14J07908
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
内藤 直人 名古屋工業大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 落石 / ロックシェッド / 敷砂緩衝材 / 落石防護土堤 / 堆積層 / 個別要素法 / 衝撃力 / 粘着力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．【異なる含水状態の敷砂緩衝材の衝撃実験】：異なる含水比の敷砂緩衝材に対する衝撃実験を実施し，乾燥砂に比べて湿潤砂の方が緩衝材底面に伝達する最大応力は小さく，応力分布は広域化することを明らかにした．その際，新たな試みとして衝撃実験に感圧シートを導入し，緩衝材底面に伝達する衝撃応力を簡易的に測定することに成功した．
２．【DEM解析における土の粘着力のモデル化と衝撃問題への適用】：DEM解析における土の粘着力のモデル化では，地盤の掘削解析を実施し，任意のボンド強度における限界自立高さから粘着力を求めることで，ミクロ物性のボンド強度とマクロ物性の粘着力の関係式を作成した．さらに，衝撃問題への適用として，実際の落石防護土堤（粘着力の効果で土だけで自立する構造物）への落石衝突事例と同条件で解析を実施した．現地調査で土堤の天板付近へ落石が衝突した影響で，天板と土堤背面上部に盛り上がり部分を確認しており，DEM解析においても実際の被災事例と同様の変形挙動を再現できた．
３．【一次元波動方程式に基づく衝撃応力σ =ρcv による落体衝撃力波形の算定の試み】：昨年度の結果を踏まえて，当初の研究計画に加えて，衝撃応力により落体衝撃力波形を簡易的に算定することを試みた．その結果，実験で得られた落体衝撃力波形の主波動である第1波目を精度良く推定できる可能性を示した．
４．【斜面表土や崖錐による落石エネルギー減衰効果の適正評価に向けた模型実験とDEM解析】：最終年度の計画を一部前倒し，堆積層による落石の運動エネルギー減衰効果を適切に評価できるようにすることを目的に，水平な堆積層に対して角速度を有する落体を斜方入射させる模型実験と同条件で実施したDEM解析結果と比較した．その結果，DEM解析は，運動エネルギー比や回転エネルギー比，速度の法線成分と接線成分の内訳を精度良く再現可能であることが分かった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画に加えて，一次元波動方程式に基づく衝撃応力により落体衝撃力波形を簡易的に算定できる可能性を示した．さらに，これまで得られた知見を踏まえて，最終年度の計画を一部前倒しで実施した．堆積層による落石の運動エネルギー減衰効果を適切に評価できるようにすることを目的に，水平な堆積層に対して角速度を有する落体を斜方入射させる模型実験とDEM解析を実施し，DEM解析は実験結果を精度良く再現できることを示し，堆積層上の落石挙動を適切に評価な手法であることを示した．本年度の研究成果はジャーナル論文に2件掲載されており，当初の計画以上に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
３年目には，当初の計画通り，敷砂緩衝材と敷砂以外の砕石やソイルセメント等の土を用いた緩衝材の緩衝性能を比較し，土を用いた緩衝材の合理的な設置方法について検討する．また，２年目には，当初の計画では３年目に予定していた検討課題を一部前倒しで進めることができた．そこで，３年目には，当初の計画に加え，これまで得られた敷砂緩衝材の知見を踏まえて，ロックシェッド頂版の衝撃応答変位が敷砂緩衝材の耐衝撃挙動の及ぼす影響に関する検討を追加実施する予定である．
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