波と流れが引力となる底泥の力学的特性に関する研究

Research Project

Project/Area Number	02650353
Research Category	Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	Hydraulic engineering
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	磯部雅彦東京大学, 工学部, 助教授 (20114374)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小林智尚東京大学, 工学部, 助手 (50205473)
Project Period (FY)	1990
Project Status	Completed (Fiscal Year 1990)
Budget Amount *help	¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000) Fiscal Year 1990: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Keywords	底泥 / 底泥の質量輸送 / 底泥の構成則 / 波 / 流れ
Research Abstract	底泥の移動現象は、港内埋没の問題やヘドロによる水質変化の問題に大きな影響を及ぼすため、最近になって研究者の注目を集めるようになった。底泥の移動が顕著となるのは、底泥が波によって運動状態におかれた上で、流れによって移流される場合であると考えられる。従って、この現象の解明には、波と流れの作用下での底泥の力学的性質をまず明らかにすることが重要である。しかし、底泥の挙動が複雑であるため、既往の研究では底泥が粘性流体、粘弾性体、あるいは粘弾塑性体等であると仮定した上で、解析が行われている。本研究においては、まず任意の波と流れが重なった場合の応力とひずみの関係を求めるために、底泥用動的回転せん断試験機を開発し、これを用いて種々のひずみ履歴に対するせん断応力履歴を測定した。その際、底泥材料としてはカオリナイトを用い、含水比を種々の値に設定するとともに、往復回転振幅と定常回転速度の組合わせを変化させた。その結果、底泥の構成方程式は従来のモデルで用いられているようなものではなく、ヒステリシス特性、ひずみ速度方向変化時のせん断応力の急激な変化特性等を有するものであることが明らかになった。そして、実験結果を総合して、新たな底泥の力学モデルを提案した。造波水槽を用いた実験では、着色底泥の移動量を測定することによって、移動速度を求めた。その結果、移動速度の鉛直分布が、水槽底面を除いてほぼ一様となることが認められた。これについては、この研究で得られた底泥の力学モデルによる解析結果と適合するものである。