Mechanisms of accelerated flow of sediment by rollers of air bubbles in soil

土壤中气泡滚轴加速沉积物流动的机制

基本信息

批准号：
21K18741
负责人：
海野寿康
金额：
$ 3.99万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では，地震や豪雨災害時の長距離土砂が流動するメカニズムについて，流動化処理土や高流動コンクリートで考慮されている供試体中の気泡（間隙空気）のベアリング効果を検討するため不飽和土中の間隙水，間隙空気の挙動に着目した研究を行う．不飽和土中の間隙空気（気泡）の挙動について，要素せん断試験を用いてせん断強度への効果を観察し，従来，毛管張力の効果によりせん断抵抗が増加するとされてきた間隙空気が，一方で，コンクリート工学分野においてベアリング効果と呼ばれ流動性を増す，即ち，せん断抵抗を低下させる効果を発揮するという事実に基づき，土中内でもその効果を発揮するか調べる。さらにその挙動が観察できた場合，理論的に説明するため数値実験や数値シミュレーションによる再現を試みる．2022年度は，研究2年目として2021年度同様に申請者が実施していた不飽和土の静的せん断，繰返しせん断挙動の観察を行うための不飽和静的／繰返しせん断試験を宇都宮大学にて実施するとともに，昨年度検討を開始した流動化処理土の各種試験（フロー試験，強度試験）についてもいくつかの検討を行った．不飽和土の検討については，土中の間隙水，間隙空気の状態を変化させた供試体を用いて要素試験を行い，力学挙動を観察した．いくつかの要素試験の結果，間隙空気圧および間隙水圧の挙動について特徴的な挙動が観察され，その挙動について，数値モデルによる再現を試みている．また，比較の為に行った流動化処理土に関する検討についても，多数の実験を行いフロー試験と一軸圧縮試験の関係の把握など成果が得られている．得られた実験結果や知見をもとに所属学会の研究発表会やシンポジウム等で成果を発表している．

在本研究中，针对地震和暴雨灾害期间土体长距离流动的机理，我们研究了试件中气泡（孔隙空气）的承载效应，这在流态化土和高流混凝土中得到了考虑。重点研究土壤中孔隙水和空气的行为。关于非饱和土中孔隙空气（气泡）的行为，我们通过单元剪切试验观察了其对剪切强度的影响，基于这样的事实，在混凝土工程领域，这种效应被称为承载效应并增加了流动性，即。是的，降低了剪切阻力，我们将研究这种效应是否也表现在土壤中。此外，如果我们能够观察到这种行为，我们将尝试通过数值实验和模拟来重现它，以便从理论上解释它。 2022年，作为研究的第二年，申请人将在宇都宫大学进行非饱和静剪/循环剪切试验，观察非饱和土的静剪和循环剪切行为，该试验与2021年申请人进行的方法相同同时，我们还对去年开始考虑的流化土进行了各种测试（流动测试、强度测试）。对于非饱和土，使用土壤中不同孔隙水和空气条件的样本进行元素测试，并观察力学行为。经过多次元素测试，观察到了孔隙空气压力和孔隙水压力的特征行为，我们正在尝试使用数值模型重现这种行为。此外，对于流化土的比较研究，进行了大量的实验并取得了成果，例如了解流动试验和单轴压缩试验之间的关系。基于实验结果和获得的知识，我们在我们所属的学术团体的研究会议和研讨会上展示我们的结果。