MAEDA Lab.地盤を科学し工学する

2010/02/23 前田研究室紹介

指導教官

前田健一 准教授

修士課程2年：3名修士課程1年：3名

2010/02/23 前田研究室紹介

様々な内容の研究を行っており幅広い知識が身につきます．

やる気を出した分だけ個々の能力・様々なジャンルに対するスキルが

研究室環境はとても良好で，一人一台パソコンを使えます．

ゼミだけではなく，学外での地盤講習会・見学会などいろいろな事を知る

通常のゼミや中間発表以外のイベントは一緒に活動することが多いです

中井・張研究室と大部屋を共有しています

飛躍的にレベルアップします！

機会が多くあります．

前田研究室の特徴

2010/02/23 前田研究室紹介

研究概要

様々な地盤工学的問題に対して‥

模型を用いて現象を観察・評価

画像解析も併せて行う

現地での調査・計測サンプリングを行い室内実験

変形→破壊→破壊後→流動まで

問題に応じた手法で定量的に評価する

2010/02/23 前田研究室紹介

研究で大事にしていること

マ

現象について，「なぜ？」なのかをとにかく考えます．

ミクロ・メゾ・マクロのいろんなスケールから現象を観察・評価（モデリング，設計）

計算結果や実験結果を踏まえて

「…で，どういうことなのか？」「何に生かせるのか？」

マルチスケール

メカニズム

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2009年度 研究テーマ

土石流

斜面補強

落石

浸透破壊

吸出し 液状化

津波

植生

実際に起こりうる災害や現象の解明と対策に大きな比重をおいています

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研究紹介

2010/02/23 前田研究室紹介

コンピュータの中で10万個近い

粒子の粒を作って仮想的な地盤

を作成しシミュレートしています

ビリヤードやパチンコ，岩盤の崩落事故の再現まで解析可能です！

２軸繰返し圧縮試験の様子

(1) 地盤材料の力学特性を知る：【マイクロメカニクス】

マクロ メゾ ミクロ

様々なスケールで観察

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土に繊維を入れるとどうして強くなるの！？

実験

メカニズムの解明繊維を用いた補強工法

補強前 補強後

繊維を入れた土を補強工事に使うことにより、表面に植物を植えることができます。

木の下は･･･

繊維土

出典：ジオファイバー協会

斜面傾斜実験

(2) 斜面を強くするために：【繊維(ファイバー)を用いた地盤の補強】

シミュレーション

解析ソフトを用いた数値解析実験

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実験

解析

災害

陥没孔発生⇒浸透力による

細粒分流出が原因

陥没孔の再現

内部構造の変化

(3) 土砂の吸出し等による堤防周辺の陥没被害を防ぐ：【粒度変化を伴う地盤の変形・破壊挙動】

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応力伝播

メカニズム解明

土石流発生現場

模型実験とPIV画像解析

現場を再現

解析断面

巨石が浮き上がる

(4) 豪雨・地震により多発する斜面災害を減らすために：【土石流の流動挙動と対策】

室内試験

模型実験とPIV画像解析

2次元粒状斜面崩壊シミュレーション

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実断面解析

実際の落石の挙動をシミュレート！

(5) 豪雨・地震により多発する斜面災害を減らすために：【落石の挙動と衝撃力】

落石実験 解析

実験から得られた衝撃力を解析で算出して・・・

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SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）法を用いたシミュレーション

堤体内に含まれる空気の影響

(6) ゲリラ豪雨による洪水から都市を守る：【浸透破壊】

堤防プロジェクト

←堤体内部の浸潤・決壊の様子

2010/02/23 前田研究室紹介

世界初！地震と津波による地盤災害と構造物被害予測の新しい実験手法（SOWASコンセプト）を東洋建設鳴尾研究所と共同で開発

日経コンストラクションや各種新聞で紹介されました

SOWASコンセプトによる実験の様子

Smoothed Particle Hydrodynamics method による数値解析

CADMAS-SURFによる数値解析

宇宙物理分野から発達した数値解析手法であるSPH法を地盤工学分野に適用し，津波～地盤の洗掘・侵食，液状化による不安定化～構造物の転倒・滑動等の被害の一連が予測可能な解析手法の開発

(7) 大地震による津波から人命と国土を守るために：【防波堤直下の安定解析】

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地盤表面波探査

中部国際空港で大地を叩いてきました！

液状化のメカニズム

改良前の地盤

改良後の地盤

液状化対策効果の検討

(8) 地震による液状化被害を減らすために：【液状化対策地盤の性能と地盤調査】

模型実験

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１

堆積状況の把握

現地調査 室内試験

(9) 都市河川から街の環境を良くするために：【都市河川・堀川のヘドロ堆積過程と浄化】

サンプリング

力学特性の評価（各種土質試験）

流動性の評価 （フロー試験）

堆積過程の評価（簡易沈降・堆積試験）

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風雨による樹木の振動で斜面崩壊が引き起こされる?!

樹木が斜面に与える影響を考え，斜面崩壊メカニズムの解明を模型実験とシミュレーション解析から追っています

斜面に生えた樹木は本当に地盤を強くすると言われるが･･･

(10) 豪雨・地震により多発する斜面災害を減らすために：【樹木の根周辺の流動化と斜面安定性評価】

木々の振動によって崩壊したと考えられる実例 模型実験

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シュミレーション結果

(11) 基礎から構造物を支えるために：【異型杭のコンクリート打設から支持特性評価】

場所打ち杭の施工過程

室内試験

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(12) 国家のエネルギー確保のために：【メタンハイドレード採掘に伴う海底地盤の変形・破壊挙動】

methane

water

減圧

MH層

出砂

水

減圧法メタン

メタンハイドレード採掘には減圧法が選ばれ、

その採掘時の地盤の変形挙動を予測します！

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地盤はどうなるのか？

日本近海には、 のエネルギーに

相当するメタンハイドレードの存在が判明

アクセス

１６号館２階：232号室（前田教官）

227号室（院生研究室）223号室（学部生研究室）

階段のぼって左の一番奥です．

気軽に遊びに来てください！

2010/02/23 前田研究室紹介

その他◎地盤工学会の講習会・見学会に参加．◎堀川や微動計計測・調査（随時）．◎自然災害があった場合には適宜出動．

誰かの誕生日にはみんなでお祝いします．

フレックスタイム制です．自己管理のもと，結構自由がききます．

年間スケジュール

３月 研究テーマ決定４月 花見，ゼミ開始５月 研究・就職活動etc.６月 研究・就職活動etc.７月 大学院推薦入試８月 地盤工学会全国大会

地盤工学会中部シンポジウム大学院一般入試就職・進学祝バーベキュー

９月 ゼミ旅行土木学会全国大会

１０月 研究１１月 研究１２月 中間発表・忘年会

１月 研究２月 修論・卒論提出・発表３月 卒業式・謝恩会

2010/02/23 前田研究室紹介

配布資料にURLを記載してあります．研究室紹介ページを特設しています．ぜひ見てください！

ほおぉ

http://www.cm.nitech.ac.jp/maeda-lab/

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ご清聴ありがとうございました.

2010/02/23 前田研究室紹介