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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

广域水势下表层力学行为评价方法的开发及其在遗迹水分控制中的应用

基本信息

批准号：
21K14240
负责人：
澤田茉伊
金额：
$ 3万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology (2022)Kyoto University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

The collapse of the surface layer, the prevention of encroachment, the preservation of the cultural heritage of the surface layer and the understanding of the mechanics of the surface layer are indispensable Under low pressure, especially unsaturated, the necessary field test is considered difficult, and the evaluation method is established. The purpose of this study is to understand the mechanical properties of consolidated soil under low pressure and make it possible to evaluate the wet and dry surface conditions. This assessment is based on the results of moisture control in the soil. Specifically,(Study 1) Construction of low pressure test method, evaluation of mechanical properties during drying process and rewetting,(Study 2) Development and demonstration of surface deformation analysis method,(Study 3) Proposal of moisture control method for surface mechanical evaluation, and selection of components. In the year of R4, the development of the trial method was carried out in accordance with the time required for the change of the research representative and the equipment. Study 2: The simultaneous movement of moisture and heat in the first and third years of development is considered. The discretization part of FDM analysis is corrected. The evaporation and rainfall penetration are considered. The boundary conditions are set. In addition, the actual data of the evaporation of the soil column, which is necessary for verifying the correctness of the analysis, is fully implemented. In Study 3 and Study 2, the effects of humidity regulation and drying inhibition on indoor display conditions were evaluated. The analysis results show that the indoor dryness is opposite to the outdoor moisture environment, which is difficult to maintain. In the third study, the penetration inhibition method of outdoor display of rainfall was investigated. Previous studies have shown that the water infiltration value of coarse grained soil is dominated by the pore diameter of coarse grained soil, while the capillary force of fine grained soil is dominated by the pore diameter of coarse grained soil.