広域水分ポテンシャル下における表層の力学挙動の評価法構築と遺構の水分制御への応用

表層の崩壊，侵食を防止し，また地表が文化的価値を有する遺構を保全する上で表層の力学の理解は不可欠である。しかし，低拘束圧下，特に不飽和で考慮が必要な引張領域の試験は難しく，評価手法が確立されていない。本研究は，締固め土の低圧下の力学特性を解明し，表層の乾湿に伴う変形評価を可能にすることを目的とする。そして，本評価手法の実践として，乾湿による損傷が著しい地盤遺構の水分制御に応用する。具体的には，（研究１）低圧試験法の構築と乾燥過程・再湿潤時の力学特性の評価，（研究２）表層の変形解析法の開発と検証，（研究３）表層の力学評価に基づく遺構の水分制御方法の提案，に取り組む。R4年度においては，研究１については，研究代表者の異動に伴う実験装置のセットアップ等に時間を要したため，試験法の開発が遅れている。研究２は，令和3年度に開発した水分と熱の同時移動を考慮した一次元の解析プログラムにおいて，FDM解析の離散化部分の修正を行い，また蒸発と降雨浸透の両方を考慮できる境界条件の設定を可能にした。さらに，解析の妥当性検証に必要な土柱の蒸発実験のデータを充実させた。研究３については，研究２の解析プログラムを用いて，遺構を室内で展示した場合の乾燥の進行を評価し，湿度調整と定期的な散水による乾燥抑制効果を検証した。解析の結果，室内での乾燥は著しく，これらの対策法だけでは屋外と同等の水分環境を保つことが困難であることがわかった。研究３については，屋外展示における降雨の浸透抑制法として有効であるキャピラリーバリアについて，降雨実験を行い，バリアのブレークスルーが生じる条件を考察した。既往研究では，粗粒土の水浸入値がブレークスルーを支配しているとされてきたが，粗粒土の間隙径が特に粗大な場合は細粒土の毛管力が支配することがわかった。

表層の崩壊，侵食を防止し，また地表が文化的価値を有する遺構を保全する上で表層の力学の理解は不可欠である。しかし，低拘束圧下，特に不飽和で考慮が必要な引張領域の試験は難しく，評価手法が確立されていない。本研究は，締固め土の低圧下の力学特性を解明し，表層の乾湿に伴う変形評価を可能にすることを目的とする。そして，本評価手法の実践として，乾湿による損傷が著しい地盤遺構の水分制御に応用する。具体的には，（研究１）低圧試験法の構築と乾燥過程・再湿潤時の力学特性の評価，（研究２）表層の変形解析法の開発と検証，（研究３）表層の力学評価に基づく遺構の水分制御方法の提案，に取り組む。R4年度においては，研究１については，研究代表者の異動に伴う実験装置のセットアップ等に時間を要したため，試験法の開発が遅れている。研究２は，令和3年度に開発した水分と熱の同時移動を考慮した一次元の解析プログラムにおいて，FDM解析の離散化部分の修正を行い，また蒸発と降雨浸透の両方を考慮できる境界条件の設定を可能にした。さらに，解析の妥当性検証に必要な土柱の蒸発実験のデータを充実させた。研究３については，研究２の解析プログラムを用いて，遺構を室内で展示した場合の乾燥の進行を評価し，湿度調整と定期的な散水による乾燥抑制効果を検証した。解析の結果，室内での乾燥は著しく，これらの対策法だけでは屋外と同等の水分環境を保つことが困難であることがわかった。研究３については，屋外展示における降雨の浸透抑制法として有効であるキャピラリーバリアについて，降雨実験を行い，バリアのブレークスルーが生じる条件を考察した。既往研究では，粗粒土の水浸入値がブレークスルーを支配しているとされてきたが，粗粒土の間隙径が特に粗大な場合は細粒土の毛管力が支配することがわかった。