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。

这项研究将开发一种模拟器，可以同时评估随着时间的推移，填埋的沉积物提取和地下沉没的现象，以及从模拟工程的角度，使用MICP技术和砂纸板的下一代保护技术的可能性，以及下一代防堤保护技术的可能性。 2022财政年度获得的结果可以概括如下：（1）防护片板恶化的老化分析：一项文献调查证实，构成沙子板的聚对苯二甲酸酯（PET），由于水解而降低了。通常，可以基于反应扩散理论对化学反应引起的物质浓度的变化进行数学建模，因此在这项研究中，使用反应扩散理论对PET的水解反应进行了数学建模。此外，使用实现该模型的模拟器，我们通过PET溶解实验进行了比较分析，并能够验证所提出模型的有效性。这使得可以评估防护纸的恶化程度。 （2）开发用于沙子运动分析的模拟器：我们决定使用单个元素方法，该方法在粒子运动分析中众所周知，并成功地开发了一种具有增加多功能性的独特代码。此外，这项研究预测，由于假定沙子板的恶化，沙子颗粒的运动以及由于MICP引起的路堤的固化，将同时处理计算的规模。因此，在制定自己的守则时，我们在东京研究生院Yamada Tomonori副教授下进行了研究，他对大规模分析的理论和实施有深刻的了解，目的是实施超大规模的计算方法。 （3）简化的纤维材料建模：为了验证从模拟工程的角度使用MICP技术抑制路堤后面路堤的吸力现象的可能性，可以考虑构建宠物纤维材料的MICP模拟器。这使得可以分析纤维材料周围碳酸盐沉积的机理和保护土壤颗粒的过程。

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