Geotechnical evaluation of deep ground behaviour during artificial freezing and thawing

本研究の目的は、高圧環境下での凍結・掘削（応力解放）・シールド構築（応力回復）・融解といった一連のプロセスに伴う地盤変形と安定性を一貫して評価する技術体系を構築することである。このため、凍土挙動の真の拘束圧依存性など、理解が未だ統一されていない古来の問題に対し、不凍水分量計測と応力・温度経路制御を合わせた室内力学試験でアプローチするとともに、熱・水・土骨格（THM）連成理論に基づくモデル化を発展させ、その運用のための物性評価法と合わせたパッケージ創出に向けて研究を進めてきた。初年度の成果としては、凍結時の強度特性の基礎研究とその実務的な定量化法について大きな進展が見られ、過圧密粘土の凍結時強度特性の解明に加え、引張強度に関する新しい独創的な試験法・理論を提案し、後者については地盤工学の最高権威ジャーナルであるGeotechniqueに公表するに至った。また、凍結・融解による土の構造変化・塑性変形に関して自身が提案したモデルを、同じく自身で構築した熱・水・土連成有限要素コードに実装し、凍結・融解試験を良好に再現することに成功した。それに必要なモデルパラメタを、塑性指数などの簡易指標から推定するためのデータベース構築も進めた。同時に、北海道大学内の施設を利用し、凍結・融解に伴う微視構造の変化を水銀圧入ポロシメトリや電子走査顕微鏡で分析し、新規の知見を得た。これらは地盤工学会やその北海道支部での国内発表に加え、さらに内容を拡充させたものを今年（2023年）の2つの国際会議で発表予定である。その他、研究計画に従い、核磁気共鳴（NMR）装置による不透水分量推定試験も準備を整えた。

本研究の目的は、高圧環境下での凍結・掘削（応力解放）・シールド構築（応力回復）・融解といった一連のプロセスに伴う地盤変形と安定性を一貫して評価する技術体系を構築することである。このため、凍土挙動の真の拘束圧依存性など、理解が未だ統一されていない古来の問題に対し、不凍水分量計測と応力・温度経路制御を合わせた室内力学試験でアプローチするとともに、熱・水・土骨格（THM）連成理論に基づくモデル化を発展させ、その運用のための物性評価法と合わせたパッケージ創出に向けて研究を進めてきた。初年度の成果としては、凍結時の強度特性の基礎研究とその実務的な定量化法について大きな進展が見られ、過圧密粘土の凍結時強度特性の解明に加え、引張強度に関する新しい独創的な試験法・理論を提案し、後者については地盤工学の最高権威ジャーナルであるGeotechniqueに公表するに至った。また、凍結・融解による土の構造変化・塑性変形に関して自身が提案したモデルを、同じく自身で構築した熱・水・土連成有限要素コードに実装し、凍結・融解試験を良好に再現することに成功した。それに必要なモデルパラメタを、塑性指数などの簡易指標から推定するためのデータベース構築も進めた。同時に、北海道大学内の施設を利用し、凍結・融解に伴う微視構造の変化を水銀圧入ポロシメトリや電子走査顕微鏡で分析し、新規の知見を得た。これらは地盤工学会やその北海道支部での国内発表に加え、さらに内容を拡充させたものを今年（2023年）の2つの国際会議で発表予定である。その他、研究計画に従い、核磁気共鳴（NMR）装置による不透水分量推定試験も準備を整えた。