研 究 概 要
Research Topics

岩盤を対象とした熱・水理・力学・化学連成現象のモデル化を行っています。放射性廃棄物の地層処分、Carbon Capture and Storage（CCS）、燃料地下備蓄、地熱発電などの地下空間利用には、地下岩盤の特性を十分に理解し、長期的な安全性を確保することが不可欠です。本研究では、透水試験や水圧破砕実験などの室内実験と、それらの再現解析を通じて、地下岩盤の力学・透水特性の変化を評価・予測できるモデルを開発しています。また、AIを活用したモデリングにより、岩盤内で生じる複雑な連成現象の予測精度向上にも取り組んでいます。

We model coupled thermal, hydraulic, mechanical, and chemical phenomena in rock using both numerical simulation and AI-assisted modeling. For the utilization of underground space for geological disposal of radioactive waste, carbon capture and storage (CCS), underground fuel storage, and geothermal power generation, it is essential to fully understand the characteristics of underground rock masses and ensure their long-term safety. This study aims to properly evaluate the mechanical and hydraulic properties of underground rock masses through laboratory experiments, such as permeability tests and hydraulic fracturing tests, and their reproducible analyses.

土砂災害予防のための斜面モニタリングとして、LPWA（Low Power Wide Area）と呼ばれる無線通信技術を用いた手法が注目されています。LPWAによる斜面モニタリングでは、センサーを斜面に設置し、変位や変形に関する情報を収集します。収集された情報はクラウド上で処理され、リアルタイムで表示されるため、土砂災害発生時の迅速な対応が可能です。本研究では、実斜面に適用可能な各種センサー、AIを活用した予測モデル、およびモニタリングシステムの開発を行っています。

Slope monitoring using LPWA (Low Power Wide Area) wireless communication technology and AI-assisted data analysis are attracting attention as a method for landslide prevention. The collected information is processed on the cloud and displayed in real time, enabling rapid response in the event of a landslide. In this research, we are developing various sensors, AI-based prediction models, and monitoring systems that can be applied to actual slopes.

一般的に津波は地震によって励起されますが、地震時に海底斜面において地すべりが発生すると、この“海底地すべり”によっても津波が誘発されることが知られています。これらの地震性津波と海底地すべり性津波が相まって巨大津波に成長する危険性があります。陸上と比べて海底地すべりを実際に観測することは難しいため、模型実験を通して、海底地すべりによってどの程度の大きさの津波が励起されるのかについてそのメカニズムの解明と、規模予測のためのモデル化に関する研究に従事しています。

In general, tsunamis are generated by earthquakes, but it is also known that tsunamis can be generated by "submarine landslides" as landslides occur on the seafloor slopes during earthquakes. These seismic tsunamis and submarine landslide tsunamis can combine to form giant tsunamis. Since it is difficult to observe seafloor landslides compared to landslides, we are engaged in research on the mechanism of tsunami generation by submarine landslides through model experiments and modeling to predict the magnitude of tsunamis.

地盤材料の強度や変形特性は、土粒子と間隙水・間隙空気との相互作用だけでなく、温度や化学的な固着など様々な要因に支配されています。例えば、地下エネルギー資源開発や二酸化炭素地中貯留の安全性を工学的に適切に評価するためには、地盤内における熱・物質輸送を包括的に考慮することが肝要です。本研究分野では、地盤の熱－水理－力学－化学が相互に関連したマルチフィジクス連成現象の把握と、そのモデル化に関する研究を進めています。

The strength and deformation properties of geomaterials are governed not only by the interaction of soil particles with pore water and pore air, but also by various factors such as temperature and chemical cementation. We study the multi-physics coupled phenomena in geotechnical engineering and their modeling.

力学系理論とは、あらゆるものの変化を扱う分野、つまり時間とともに発展する系を扱う数学分野であります。その対象は、原子や分子の運動、化学反応速度論、ウイルス感染モデル、惑星の運動、流体の運動、生物個体の群衆挙動、株価の変化、etcと自然科学分野から工学分野に至るまで、多くの現象を力学系理論の枠組みの中で表すことができます。コンピューター性能の向上により、これらの研究手法は実に多種多様でありますが、微分方程式を扱うという点において、数学理論がこれらの手法を支えていることは言うまでもありません。本研究では、地盤材料のひずみの局所化や、地すべり運動のパターン分岐現象などの地盤工学的諸課題を対象として、力学系理論を駆使した支配方程式の構造解析を行っています。

Dynamical systems theory is a field of mathematics that deals with systems that change with time. Topics of dynamical systems theory include the motion of atoms and molecules, chemical reaction kinetics, models of the spread of viral infections, planetary motion, fluid flow, population behavior of individuals, changes in stock prices, and so on. Many phenomena from the natural sciences to engineering can be expressed within the framework of dynamical systems theory. Although computers have become more powerful and there is a wide variety of research methods, it goes without saying that mathematical theory supports these methods because it deals with differential equations. In this research, we conduct structural analysis of the governing equations based on dynamical systems theory for geotechnical engineering problems such as strain localization in geomaterials and pattern bifurcation phenomena of landslide motion. 

地盤改良は、インフラ構造物や防災に利用される地盤の強度および安定性を向上させるために重要である。本研究では、力学的性能、環境負荷、および実用性を考慮した持続可能な地盤改良技術の開発に取り組んでいる。本研究は、より安全で環境にやさしい地盤改良手法の発展に貢献することを目的としている。

Ground improvement is essential for enhancing the strength and stability of ground used for infrastructure and disaster prevention. In this research, we focus on developing sustainable ground improvement techniques considering mechanical performance, environmental impact, and practical applicability. This study aims to contribute to safer and more environmentally friendly ground improvement methods.

© Geofront System Engineering, Kyoto University