研究紹介｜山口大学大学院創成科学研究科　地盤工学研究室

研究紹介

研究概要

Ⅰ. 室内試験による地盤材料の力学特性の解明

要素試験及び模型実験装置を用い，各種地盤材料の様々な条件下での力学特性を解明する．

Ⅱ. 地盤材料の数学モデルの開発

弾塑性論などを基礎に地盤材料の力学モデルを開発する．

Ⅲ. 地盤挙動及び安定性（安全性）の評価

有限要素法解析（FEM），個別要素法解析（DEM）及び円弧すべり安定解析などを用いて，様々な条件下の構造物基礎地盤挙動及び安定性（安全性）の評価を行う．

主な研究テーマ

Ⅰ. 地盤材料のマイクロメカニクスと工学的問題に関する研究

　地盤は，粒子の集合体である．このため，集合体の力学挙動は，個々の粒子の特性に深く関係する．粒子特性には，粒径やその分布，形状，強さがあるが，特に，粒子の強さ（破砕性）に着目する検討を行っている．特に，粒子の強さの測定や，粒子の強さと変形挙動や局所破壊挙動に関係する室内実験，また，その数値計算によるシミュレーションについて取り組んでいる．

Cheng, Y.P., Nakata, Y. and Bolton, M.D., Discrete element simulation for crushable soils, Geotéchnique, Vol.53, No.7, pp.631-641, 2003.
Nakata Y. and Watabe Y, Compression behavior for assembly of DEM crushable cylindrical gravels, International Symposium on Geomechanics from micro to macro, IS-Cambridge, 2014.

Ⅱ. 様々な地盤材料の力学特性の把握と弾塑性構成モデルの開発および解析に関する研究

　これまでに，破砕性土，不飽和土，セメント安定土，メタンハイドレートを含んだ土の力学的な構成モデルの開発を行ってきた．これらの構成モデルを有限要素法解析に取り入れ，市販のソフトウエアでは行えない，境界値問題を再現することを行ってきた．

Katsuki, D. and Nakata, Y., An elasto-plastic constitutive model for structured sand with interparticle bonding, Proceedings of 15th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Vol. 1, 815-818, 2005.

Ⅲ. 降雨時の斜面安定問題に関する研究

　山口県を含む中国地方には，まさ土と呼ばれる破砕性の低い地層で覆われている．この地層では降雨による地盤災害が多く，毎年，各地に被害をもたらしている．今後もさらに豪雨の頻発することに備え，地盤災害の発生を未然に予知するための検討を行っている．ここでは，崩壊の前兆をとらえるための測定技術や計測結果の分析技術を実際に現地に測定機器を設置して検討を行っている．

Murata, H, Takekuni, K. and Nakata, Y., Slope failure of embankment in Sanyo expressway due to passage of typhoon No.14 in 2005, Soils and Foundations, 49, 5, 797-806, 2009.
中田幸男, 中国地方の土砂災害, 地盤工学会誌, Vol.59 No.5 Page.18-21 (2011.05.01)
下野宗彦, 村上豊和, 中田幸男,中国地方における高速道路斜面の崩壊と表層地質区分の関連性, 土木学会論文集C（地圏工学）, Vol. 71, No. 2, 92-107, 2015

Ⅳ. 深海底メタンハイドレート資源開発に関わる地盤工学的研究

　日本近海の深海底地盤には，次世代エネルギー資源として注目されているメタンハイドレートが豊富に存在している．本研究室では，深海底地盤中に存在するメタンハイドレートを効率良く開発するために，深海底地盤の環境を忠実に再現できる実験装置を開発している．そして，深海底地盤中のメタンハイドレート開発を念頭においた様々な検討を行っている．

Yoneda, J., Hyodo, M., Yoshimoto, N., Nakata, Y., and Kato, A.: Development of High-pressure Low-temperature Plane Strain Testing Apparatus for Methane Hydrate-bearing Sand, Soils and Foundations, Vol.53, No.5, pp.774-783, 2013.10.
Hyodo, M., Yoneda, J., Yoshimoto, N., and Nakata, Y.: Mechanical and Dissociation Properties of Methane Hydrate-Bearing Sand in Deep Seabed, Soils and Foundations, Vol.53, No.2, pp.299-314, 2013.4.

Ⅴ. 環境へ配慮した各種廃棄物の適切な有効利用

　他産業では廃棄物（石炭灰（フライアッシュ，クリンカアッシュ，ボトムアッシュ），タイヤチップ，ゴミ溶融スラグなど）となるものも地盤材料として利用できるものは多く存在する．これらを単に有効利用できるかを検討するだけでなく，材料の本質を捉えた上で環境へ配慮し，本質を活かした適切な利用方法について検討を行っている．

Winter, M., Ohara, N., Hyodo, M., Nakata, Y., Yoshimoto, N., Yoshioka, I., and Nakashita, A.: Effect of Particle Strength on the Monotonic Shear Strength of Clinker ash, Géotechnique Letters, Vol.3, No.3, pp.112-118, 2013.8.
Yoshimoto, N., Hyodo, M., Nakata, Y., Orense, R. P., Hongo, T. and Ohnaka, A.: Evaluation of Shear Strength and Mechanical Properties of Granulated Coal Ash based on Single Particle Strength, Soils and Foundations, Vol.52, No.2, pp.321-334, 2012.4. doi.org/10.1016/j.sandf.2012.02.009

Ⅵ. 地盤工学における新技術の創出

　本研究室では，メタンハイドレートの資源開発に関する研究のように，従来の地盤工学で扱う問題とは異なる特異な環境の問題を対象とすることもある．そのため，低温高圧の環境を再現できる試験装置や，画像から変形，あるいは飽和度を計測する技術などを問題解決に必要な技術を開発し，研究に取り組んでいる．

Yoshimoto, N., Orense, R.P., Tanabe, F., Kikkawa, N., Hyodo, M. and Nakata, Y.: Measurement of degree of saturation on model ground by digital image processing, Soils and Foundations, Vol.51, No.1, pp.167-177, 2011.2.