2017 Fiscal Year Research-status Report
液浸法実験と粒子ベースの数値計算による内部侵食の微視スケールでの可視化と把握
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16K18146
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
福元 豊 長岡技術科学大学, 工学研究科, 助教 (60757350)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 内部侵食 / 個別要素法 / 格子ボルツマン法 / 混相流 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の目的は，貯水池堤体や河川堤防の崩壊といった深刻な地盤災害の引き金となる内部侵食現象を微視スケールで可視化して，それが土中で発生・進行する様子を詳細に把握することである．昨年度までと同様に，液浸法にPIV/PTV計測を組み合わせて土粒子と間隙水の挙動をレーザーシート上で2次元的に可視化する模型実験方法（研究A）と，その結果を踏まえて3次元的に内部侵食を把握可能とするための粒子ベースの数値計算手法（研究B）の開発を進めた．その結果，今年度は以下のような成果がそれぞれ得られた．
研究Aでは，レーザーシート上でのトレーサー粒子の挙動に対して画像解析をおこなうことで，土骨格中の間隙水の流速を2次元的に直接取得することができた．これにより，研究Bで検討中の土粒子-間隙水シミュレータの計算結果を，模型実験により現実に計測した結果と比較することが可能となった．なお，実験材料は，昨年度に選定したアクリルビーズ（土粒子を模擬）とシリコンオイル（間隙水を模擬）の組み合わせを用いた．
研究Bでは，昨年度までに高速化と高度化をすすめた土粒子-間隙水シミュレータを用いて，研究Aの模型実験に対応させた条件での計算を実行した．アクリルビーズの大きさやシリコンオイルの物性など，ほぼ同じ条件となるように設定した．間隙の流速の大きさの分布などに着目し，模型実験で得られた結果と比較することで，計算結果の妥当性について検証した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は当初の計画通り，研究Aと研究Bの結果を結びつけて，比較検討できる段階にまで到達した．よって，おおむね順調に進展していると言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度今年度と同様に，研究Aの模型実験方法の開発を進めながら，そこで得られた結果を研究Bへフィードバックすることで，現実の計測結果を反映した数値計算モデルの完成に向けた検討を進める．今年度は土粒子を模したアクリルビーズを固定した条件で間隙水の挙動にのみ着目した検討としたため，次年度は土粒子の運動までを含めた検討をおこなう予定である．
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| Causes of Carryover |
次年度より購入可能なより新しい世代のグラフィックボードを搭載した計算機を用いて研究計画（研究B）を進めるために，今年度の計算機の購入を見送った．次年度使用額は今年度購入を見送った計算機の購入に充てて，その他については当初の計画通りに実験消耗品や国際学会参加経費として使用する予定である．
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