土構造物の変形・破壊予測

2022.09.05 By 横浜国立大学 大学院都市イノベーション研究院 都市イノベーション部門 菊本 統

土木・建築

研究概要

地盤の変形・破壊や地中の物質移動の精緻なシミュレーション技術の実現を目指して研究を行っています。これまでの研究には、(a)不飽和土のモデルをベースとする地盤解析技術開発と土構造物の応答解析、(b)地盤中の油や重金属の移動に関する解析技術の開発、(c)地盤の新しいモニタリング法・原位置試験法の開発、(d)トンネル周辺地山の土圧特性の検討、(e)自然災害リスクの分析などがあります。

アドバンテージ

研究者本人が開発した地盤のモデルを地盤の変形・破壊予測に適用して、従来の土質力学のフレームワークでは難しかった現象まで解析対象とすることができます。開発したモデルには、締固め特性を表現できる不飽和土のモデル、粒子破砕現象を考慮したモデル、長期的な風化(スレーキング)現象を考慮したモデル、岩盤の構造特性の劣化と回復現象を考慮したモデルなどがあります。また、地中の汚染物質の流れの解析でも、新たに水・空気・非水溶性流体の三相特性曲線モデルの開発に成功しており、従来より精緻な汚染物質の移動予測が可能です。モニタリング手法・原位置試験法の開発研究では、従来と同程度のコストで岩盤の力学特性をより正確に測定できる試験方法などを開発しており、4件の特許出願を行っています。

事例紹介

不飽和土特性や土粒子の破砕現象を考慮したモデルの研究開発により、『科学技術分野の文部科学大臣表彰 若手科学者賞』、『地盤工学会論文賞』他を受賞しており、開発したモデルに基づいた実務的な検討が進みつつあります。特許出願中の原位置試験法では、原位置で円筒供試体を作成して、一回の試験で鉛直、水平(右図参照)の方向による岩盤の剛性の違いを特定する手法を提案しています。

相談に応じられるテーマ

土構造物の変形・破壊予測

土構造物の長期的な風化・劣化予測

地中の汚染物質の移動の解析

地盤のモニタリングや原位置試験法の開発・応用

自然災害に対するリスク分析

主な所属学会

土木学会, 地盤工学会, 自然災害学会

主な論文

Particle crushing and deformation behaviour, Soils and Foundations 50(4), 547-563, 2010.

Slaking and deformation behavior, Geotechnique 66(9), 771- 785, 2016.

Simulation of liquefaction of unsaturated soil using critical state soil model, International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 41(10), 1217-1246, 2017. Modeling

主な特許

特許第61126633号「原位置岩盤試験方法及び試験装置」

特許第6245471「ひずみテンソル算出システム,ひずみ計貼付方向決定方法,ひずみテンソル算出方法,及びひずみテンソル算出プログラム」

主な著書

「図説 わかる土質力学」学芸出版社2015

Innovative Numerical Modelling in GeomechanicsChapter4 77-93 CRC Press 2012

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特許情報

特許第6245471「ひずみテンソル算出システム,ひずみ計貼付方向決定方法,ひずみテンソル算出方法,及びひずみテンソル算出プログラム」

JPB 006245471-000000