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福田 文彦 (フクダ フミヒコ)
| 工学研究院 土木工学部門 社会基盤マネジメント | 助教 |
研究者基本情報
■ 学位■ URL
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J-Global ID■ 研究キーワード・分野
研究キーワード研究分野■ 担当教育組織
研究活動情報
■ 論文- Anisotropic Hardening Rule for Presheared Clay under a Constant Mean-Stress Condition
Fumihiko Fukuda
INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOMECHANICS, 14, 6, 2014年12月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - Undrained strength-deformation characteristics of Bangkok Clay under general stress condition
Siam Yimsiri; Wanwarang Ratananikom; Fumihiko Fukuda; Suched Likitlersuang
GEOMECHANICS AND ENGINEERING, 5, 5, 419, 445, 2013年10月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - 等方および異方載荷履歴を受けた粘土の降伏特性 (和文)
福田 文彦; 三田地 利之
土木学会論文集 = Proceedings of JSCE, 736, 736, 143, 151, 土木学会, 2003年06月, ［査読有り］
日本語, 中空ねじり試験と三軸圧縮試験を行い, 異方せん断履歴と等方過圧密履歴を受けた粘土の降伏挙動について検討した. 中空ねじり試験は等方圧密, 実験ごとに主応力軸方向を変化させて行う異方応力載荷・除荷, 実験によらず一定の主応力軸方向で行うせん断の3過程からなり, 三軸圧縮試験は等方圧密, 等方応力載荷・除荷, せん断の3過程からなり, 中空ねじり・三軸圧縮試験の全過程について, 排水条件で載荷・除荷を行った. 実験結果から, 筆者らが提案するパラメータである面積ひずみ, 平均有効主応力, 主応力差を座標軸とする空間の中に弾性状態と弾塑性状態の境界面を考えることにより, せん断履歴を受けた粘土の異方降伏挙動と等方過圧密粘土の降伏挙動を, 統一的に説明できる可能性があることを示した. - Discussion : Mechanical Properties of Saturated Cohesive Soils with Shear History under Three-Dimensional Stress Conditions
福田 文彦; 澁谷 啓
地盤工学会論文報告集, 43, 1, 109, 112, 2003年01月, ［査読有り］
英語, 研究論文（学術雑誌） - 面積ひずみにもとづく状態境界面の概念の再考 (和文)
福田 文彦; 三田地 利之; 澁谷 啓
土木学会論文集 = Proceedings of JSCE, 708, 69, 78, 土木学会, 2002年06月, ［査読有り］
日本語 - 練り返し粘土の変形および強度特性に発現する誘導異方性 (和文)
福田 文彦; 三田地 利之; 澁谷 啓
地盤工学会論文報告集, 37, 4, 139, 148, 1997年12月, ［査読有り］
日本語, 研究論文（学術雑誌）
- 少量のセメントを添加した粘土の力学特性
寺本崇宏; 小宮耕介; 福田文彦
第49回地盤工学研究発表会発表講演集（北九州）, 2015年07月17日, 日本語, 口頭発表（一般）
［国内会議］ - 構造を持った粘土のサンプリングに伴う乱れの研究
福田文彦; 小宮耕介; 寺本崇宏
第４９回地盤工学研究発表会（北九州）, 2015年07月17日, 日本語, 口頭発表（一般）
［国内会議］ - サンプリングが粘性土の強度におよぼす影響
福田 文彦; 近藤 雄大; 小宮 耕介
第４８回地盤工学研究発表会, 2013年07月26日, 日本語, 口頭発表（一般）
［国内会議］ - セメント添加粘土の圧密特性におよぼすセメント量と養生期間の影響
瀧本 興; 福田 文彦
地盤工学会北海道支部技術報告会, 2013年01月31日, 日本語, 口頭発表（一般）
［国内会議］
- 土の力学演習, 2024年, 学士課程, 工学部
- 土質力学演習Ⅰ, 2024年, 学士課程, 工学部
- 土木工学創成実験Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部
- 土質力学演習Ⅱ, 2024年, 学士課程, 工学部
■ 共同研究・競争的資金等の研究課題
- サンプリングによる乱れを受けた自然地盤試料の変形・強度特性の合理的補正法の開発
科学研究費補助金(基盤研究(C))
2012年 - 2014年
福田 文彦
地盤の特性を評価する際，地盤から各種サンプリング法によって採取された試料を用いて室内試験を行い，地盤の特性の評価が行われている。しかし地盤から試料を採取する際には試料が地盤内で受けていた応力が解放され，また試料採取の際に加えられるいわゆる乱れのため，採取された試料の特性は，その試料が地盤の中にあるときの特性と異なってしまうことが多い。この応力解放と乱れの影響は，土粒子間に固結力のはたらいていない試料よりも，はたらいている試料の方がより深刻であるとされている。そこでこの研究では実験的な手法によって粒子間に固結力のはたらいている試料におよぼす応力解放とサンプリングの影響について研究した。
文部科学省, 基盤研究(C), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 24560596 - 地盤調査技術基準の国際化と地盤の地域特性に関する研究
科学研究費助成事業
2003年 - 2004年
澁谷 啓; 渡部 要一; 山下 聡; 田中 政典; 福田 文彦
本研究の目的は、我国の方式と欧米の方式による地盤調査を行い,両者の地盤調査方法の相違と共通性を明確に把握し,我が国の地盤調査技術の国際的な位置づけを明らかにすることにあった。
文化遺跡の地盤調査における技術的・社会的な要求は3つ考えられる。第一に、長い将来に亘って対象物をできる限り古代のあるべき姿のまま保守し、その安全性を確保するという共通の使命がある。つまり、考慮すべき時間のスパンが圧倒的に長く、保守・保全効果の持続性が要求される。第二に、人類の貴重な財産であるから、周辺環境を乱すことは極力避けねばならず、また地盤調査そのものが観光客の邪魔になってはいけない。つまり、環境面での制約が多い。第三に、調査の対象となる地盤物性そのもの、ましてやその変化の領域が不特定である場合が多い。
当該研究では、第二および第三の制約をクリアーする調査法として、「環境・地盤にやさしくて広領域の調査が可能な非破壊型探査」の一種であり、広範囲における地盤内のせん断弾性波(S波)速度(Vs)の分布が迅速に得られる表面波探査法の工学的有用性を検証した。弾性せん断波速度測定により、弾性波動理論を適用して10^<-6>程度の微小ひずみにおけるせん断弾性剛性率G(=ρVs^2、ρ:地盤の密度)の地盤内分布を明らかにし、これにより、基礎地盤の沈下の将来予測に必要な弾性変形定数の地盤内分布を得ることができた。さらに、Gの測定から地盤の強度を推定し、基礎地盤の支持力の推定にも役立てられる可能性を提言した。
一連の研究成果を地盤工学研究分野の学術誌に公表するとともに、2004年9月にポルトガルポルト市で開催された国際地盤工学会主催の「原位置試験による地盤の特性化に関する第2回国際会議」において、キーノート報告にまとめ基調講演を行った。この成果は、国際地盤工学会主導で進展を図りつつある地盤調査技術基準の国際化の今後に、主導的な役割を果たすことが期待される。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 15404012 - 中空ねじり試験結果に及ぼす応力およびひずみの不均一分布の影響に関する研究
科学研究費補助金(奨励研究(A))
1998年 - 1999年
福田 文彦
中空ねじり試験は供試体内の応用・ひずみが均一に分布しているものとして実験結果の解析を行う要素試験であるにも関わらず、1)ねじり試験では供試体にトルクを載荷するため供試体と試験機との間に摩擦が必要であるが、この摩擦が供試体の自由な変形を拘束するため供試体内の応用・ひずみが不均一に分布してしまい、2)供試体の「厚み」のため、供試体をねじる際に生じるせん断ひずみが供試体の半径方向に沿って不均一に分布してしまい、更に、3)同じく供試体の「厚み」のため、供試体の外側から加える外側圧と供試体の中空部分に加える内側圧の値が異なる場合において、半径方向および円周方向の直応力が供試体の半径方向に沿って不均一に分布してしまう、という原理的な問題を抱えた試験でもある。しかしながらこれらの不均一分布が中空ねじり試験結果およぼす影響はほとんど明かにされていないようである。そこで申請者は交付された補助金をもとにして、1)から3)の不均一分布が中空ねじり試験結果に及ぼす影響を明らかにするための実験的研究を実施した。まず平成10年度においては1)の影響について調べ、その結果、中空ねじり試験から得られる実験結果は供試体-試験機間の摩擦の影響を強く受けること、およびこの摩擦によって生じる不均一分布の影響を低減するためには背の高さが高い供試体を使用することが有効であることを明らかにした。そして平成12年度においては2)および3)の影響を明らかにするための実験を行ない、その結果、中空ねじり試験結果は2)および3)の影響をほとんど受けないことが明らかになった。
文部科学省, 奨励研究(A), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 10750369 - サクションと弾性波測定を伴う一軸・三軸試験による原地盤の強度・変形特性の推定法
科学研究費助成事業
1997年 - 1998年
三田地 利之; 田中 洋行; 小野 丘; 福田 文彦; 澁谷 啓
本研究は(1)サクションの測定を伴う一軸圧縮試験結果に基づく原位置強度推定法の検討、(2)ベンダーエレメントシステム併用の三軸圧縮試験による原地盤の変形特性の推定方法の検討、の二つのサブテーマからなる。以下に各々についての研究成果の概要を記す。
1. サクションの測定を伴う一軸圧縮試験に基づく原位置強度推定法に関する研究
粘性土の室内せん断試験として最もよく行われる一軸圧縮試験と並行して供試体のサクションを測ることによって残留有効応力(σ'_r)を知り、これと原位置の有効土被り応力(σ'_r)との比を疑似過圧密比QCR(=σ'_r/σ'_r)とすれば、一軸強度(qu)とσ'_rの比 qu/σ'_r〜QCR関係は両対数グラフ上で直線で表されることが、研究代表者らの従来の研究によって分っている。したがって、この関係を利用すれば試料の乱れの影響を含んだ一軸圧縮強度quを補正して原位量強度を推定出来る。そこで、この方法の適用範囲を確認するとともに、海外の粘性土にまで対象を広げ、補正後のqu/2値と原位置試験から得られた“強度指標"の地盤の深さ方向の変化傾向とを比較した結果、提案法の妥当性と実務上の有用性が確認された。
2. 原地盤の変形特性の推定方法に関する研究
圧密試験の圧密容器および三軸試験装置に組込んだベンダーエレメントシステム(以下、BE)を用いて各種応力下でのせん断波の速度から求めた不撹乱粘土のせん断弾性係数G_と非排水三軸条件下での単調および繰返し試験から得られる弾性係数から算出したG_ とがよい対応を示すこと、また、乱れの程度に応じてBEによって測定されるG_ は低下するがその値はBE測定時の残留有効応力の大きさに依存していることなどの知見を得た。
以上を総合すると、本研究の結果から乱れによる強度/変形係数の低下は見かけ上のものであり、供試体の残留有効応力が把握できれば、これらの変化を統一的に説明し得ることを明らかにするとともに、乱れの影響を受けた測定値を基に、原位置での強度/変形特性を推定可能であることを示した。
日本学術振興会, 基盤研究(B), 北海道大学, 09555148 - 練り返し粘土の変形-強度特性に発現する誘導異方性に関する研究
科学研究費補助金(奨励研究(A))
1996年 - 1996年
福田 文彦
平成8年度に交付された科学研究費の補助により、等方粘土に初期せん断履歴を与えて異方性を生じさせた後に主軸の方向を変化させて再びせん断を行うという一連の実験を実施し、それにより以下に示す新しい知見を得た。1.今回行った実験から、せん断履歴を受けた粘土の最大せん断応力面上における初期せん断始点からの累積せん断ひずみが、同じ応力のときにおける等方粘土の最大せん断応力面上のせん断ひずみよりも大きな場合には、その粘土は弾性的な挙動を示す。それに対し、せん断履歴を受けた粘土の最大せん断応力面上の初期せん断開始点からの累積せん断ひずみが、同じ応力のときにおける等方圧密粘土のせん断ひずみと同じかあるいはそれよりも小さな場合、その粘土は非弾性的な挙動を示すことが明らかになった。2.上記よりせん断履歴を受けた粘土のその後のせん断変形挙動を決定する第1の要因は、せん断応力とせん断履歴によってそれに引き続く過程の最大せん断応力面上に生じるせん断ひずみの大きさであり、履歴を与える過程から再びせん断を行う過程に移行する際の主軸の回転によってこの最大せん断応力面上のせん断ひずみの大きさが変化するため、せん断履歴を受けた粘土の変形挙動には異方性が現れることになる。3.また今回行った実験からせん断履歴を与える際のせん断応力が増加するに従ってその後に現れる異方性もより強くなることが明らかになったが、これは履歴を与える際のせん断応力が大きくなるにしたがって主軸の回転に伴う最大せん断応力面上の残留せん断ひずみの変化がより大きくなるために生じる現象である。4.強度についてはせん断履歴の有無に関わらず変化しない。今後は上記の知見をもとに粘土の応力・ひずみ関係の数学的な記述、つまり構成方程式の開発に取り組む所存である。
文部科学省, 奨励研究(A), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 08750598 - 練り返し粘土の変形における応力誘導異方性の研究
科学研究費補助金(奨励研究(A))
1994年 - 1994年
福田 文彦
粘性土の変形特性に現れる誘導異方性を実験的に調べるため、中空ねじり試験装置を用い、以下の4過程からなる実験を初期せん断過程におけるα_1を変え全部で10種類実施した。1.等方圧密過程 粘性土を等方圧密する。2.初期せん断過程 最大主応力軸の鉛直軸に対する回転角を一定(α=α_1)に保ちつつ、主応力比(σ_1'/σ_3')を増加させて初期せん断を行う。なお初期せん断過程の最大主応力比は2である。3.除荷過程 αを2.と同じ角度(α_1)に保ちつつ、主応力比を減少させて等方応力状態となるまで除荷を行う。4.再せん断過程 α=45°の条件のもと試供体が破壊に至るまで主応力を増加させ、再びせん断を行う。なお初期せん断・除荷・再せん断の3過程について排水条件でありかつ平均有効主応力(p')および中間主応力パラメーター(b)は一定である(p'=300kPa・b=0.5)。上記の実験より以下の新たな知見が得られた。1.再せん断過程の応力条件は全ての実験で同一であるにも関わらず、その応力・ひずみ関係は初期せん断過程のα_1によって異なっており、粘土の変形特性に誘導異方性が存在することを確認した。2.応力・ひずみ関係を初期せん断開始点からの累積ひずみで整理すればその変形特性はいわゆるひずみ硬化型材料のそれにあたり、再せん断過程において現れる剛性の急激に低下する点が降伏点に相当することがわかる。3.降伏点の応力はα_1によって異なっており降伏特性にも誘導異方性が存在することを確認した。本年度の研究は上記の結論を得たところで終了した。現在は降伏特性の異方性についてその物理的意味の考察を行っている最中である。
文部科学省, 奨励研究(A), 北海道大学, 研究代表者, 競争的資金, 06750519
