Simulation based study on the sand suction caused by erosion of geotextile sheets behind seawall

海堤后土工布侵蚀吸沙模拟研究

• 批准号: 22KJ2536
• 负责人: 西村 伊吹
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: University of the Ryukyus
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ2536/
• 关键词: 防砂シートの経年劣化; 埋立土砂の吸い出し; 地盤陥没; 数値解析

本研究は，防砂シートの経年劣化と埋立土砂の吸い出し現象，地盤陥没を同時に評価できるシミュレータを開発するとともに，MICP技術と防砂シートを併用した次世代の盛土保護技術の可能性について，シミュレーション工学の観点から検証するものである。2022年度に得られた結果は以下のようにまとめることができる。（１）防砂シートの経年劣化解析：文献調査により，防砂シートを構成するポリエチレンテレフタレート（PET）が加水分解によって劣化することを確認した。一般に，化学反応による物質の濃度変化は反応拡散理論に基づくことで数理モデル化できることから，本研究では，PETの加水分解反応を反応拡散理論にて数理モデル化した。また，本モデルを実装したシミュレータを用いて，PETの溶解実験との比較解析を実施し，提案モデルの妥当性を検証することができた。これにより，防砂シートの劣化度合いを評価することが可能となった。（２）砂の移動解析シミュレータの開発：粒子の移動解析に定評のある個別要素法を用いることを決定し，汎用性を高めた独自コードの開発に成功した。なお，本研究では，防砂シートの劣化，砂粒子の移動，MICPによる盛土固化を同時に扱うことを想定していることから，計算規模が大規模化することが予測された。そこで，独自コードの開発にあたっては，超大規模計算方法の実装を視野に入れ，大規模解析の理論・実装に造詣の深い東京大学大学院の山田知典准教授のもとで研究を実施した。（３）繊維材の簡易モデル化：　MICP技術による護岸背後盛土の吸い出し現象の抑制可能性について，シミュレーション工学の観点から検証するために，PET繊維材料を考慮できるMICPシミュレータを構築した。これにより，繊維材周辺における炭酸塩の析出メカニズムや土粒子を固着するプロセスを解析可能となった。

本研究旨在开发一种能够同时评估防砂片老化劣化、复垦土吸力现象以及地面沉降的模拟器，并探讨MICP技术与砂土相结合的下一代路堤防护技术的可能性。这要从这个角度来验证。 2022 年获得的结果可总结如下。 (1)防砂片老化劣化分析：文献综述证实，构成防砂片的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)会因水解而劣化。一般来说，化学反应引起的物质浓度变化可以基于反应扩散理论进行数学建模，因此在本研究中，利用反应扩散理论对PET的水解反应进行数学建模。此外，使用实现该模型的模拟器，我们与 PET 溶出实验进行了比较分析，并验证了所提出模型的有效性。这使得可以评估防砂片的劣化程度。 (2) 砂体运动分析模拟器的开发：我们决定使用成熟的个体单元法进行颗粒运动分析，并成功开发了一种具有更高通用性的独特代码。此外，本研究假定MICP同时处理防砂片的劣化、砂粒的移动和路堤的固化，因此预计计算规模会很大。因此，在开发原始代码时，我们与对大规模分析的理论和实现有深入了解的东京大学研究生院山田智典副教授进行了研究，着眼于实现超大规模计算方法。 （3）纤维材料的简单建模：为了从仿真工程的角度验证利用MICP技术抑制路堤后面路堤吸出现象的可能性，我们搭建了一个可以将PET纤维材料纳入其中的MICP模拟器。考虑。这使得分析纤维材料周围碳酸盐沉淀的机制和固定土壤颗粒的过程成为可能。

项目成果

微生物活動に起因した露頭表面の固化に関する解析的検討

微生物活动引起露头表面凝固的分析研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 西村伊吹;山田知典;松原仁
• 通讯作者: 松原仁