老朽開水路内に配管される圧力パイプラインの力学挙動の解明と耐震設計手法の確立
| Project/Area Number |
20H00441
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
河端 俊典 神戸大学, 農学研究科, 教授 (20335425)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 一哉 神戸大学, 農学研究科, 教授 (00362765)
澤田 豊 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60631629)
毛利 栄征 茨城大学, 農学部, 特任教授 (90373224)
有吉 充 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, チーム長 (10414442)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥44,330,000 (Direct Cost: ¥34,100,000、Indirect Cost: ¥10,230,000)
Fiscal Year 2022: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,710,000 (Direct Cost: ¥6,700,000、Indirect Cost: ¥2,010,000)
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| Keywords | パイプライン / 開水路 / 模型実験 / ジオシンセティックス / 長寿命化 / 遠心力模型実験 / 屈曲部 / 応力集中 / 数値解析 / ひずみ / 耐震性 / 動的挙動 |
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| Outline of Research at the Start |
近年，農業用水利施設の老朽化により，その耐震化と長寿命化が急務となっている．特に従来の開水路は，ゴミの投棄，転落による事故，蒸発散による用水の損失などの問題をも包含している．そこで，老朽化開水路の再構築に際して，開水路内に圧力パイプラインを敷設することが期待される．本研究は，老朽開水路内にパイプラインを敷設する際の解明すべき力学的課題に挑戦し，同工法の耐震設計手法を確立することで農業水利施設の長寿命化に大きく貢献するものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，既設開水路内に管路を敷設する開水路内配管工法の確立を目標に，同工法を対象とした各種実験を通して，有効性の検証と力学挙動の解明を行うものである．R3年度の実験では，開水路側壁が分割された場合，スラスト抵抗力は増加しなかった．この結果を受けて，R4年度には，ジオグリッドによる補強方法を提案し，模型実験からその有効性を検証した．さらに，大口径管路の地震時挙動を検証する目的で，実規模換算で口径1800mmの管を対象にして，農研機構所有の遠心力載荷装置を用いた水平載荷実験を実施した．その結果，側壁と底版が固定された開水路はスラスト対策として有効であるが，側壁のみでは抵抗力増加に寄与しなかった．この結果を受けて，補助金の一部を繰越して，管側部の液状化対策効果について，振動台実験を実施した．実験では，土槽内の砂地盤の一部にジオセルを設置し，最大800galまで段階的に加振を与えた．その結果，ジオセルを設置した対策地盤では，設置していない地盤よりも液状化による沈下が抑制された．
これまで管底部のひずみの集中緩和を目的としたEPS基礎を提案し，その有効性を実験的に検証してきた．R4年度には大口径管を対象とした当工法の有効性を検証する目的で，コロンビア大学所有の装置にて遠心力模型実験を遂行した．実規模換算で口径3000mmの管にエアバックで地表面を載荷したところ，EPS基礎を設置したケースでは，管のたわみ量が低減するとともにひずみの集中が緩和されることが検証された．
さらに，開水路内配管工法での管浮上対策としてジオセルを提案し，浮上を模擬した管の押上げ実験を実施した．その結果，当提案工法が管浮上防止に有効であることが示されるとともに，その設置条件について，管両側部のジオセルを不織布で一体化することで大きな抵抗力が発揮されることが明らかとなった．
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(4 results)
Research Products
(23 results)
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[Journal Article] New geocell utilisation as a pipe uplifting countermeasure and its validation using model experiments2024
Author(s)
Nagatani,T., Sawada,Y., Inoue,Y., Ito,S., Ling,H.I., Kawabata,T.
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Journal Title
Geotextiles and Geomembranes
Volume: 52(3)
Issue: 3
Pages: 319-331
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Small-sized Buried Model Tests on Effectiveness of EPS Pipe Foundation2022
Author(s)
Sonoda,Y., Kawamura,M., Sawada,Y., Kudo,H., Kawabata,T.
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Journal Title
Proceedings of the 7th Asian Regional Conference on Geosynthetic on Hazard’s Risk Management, Innovation, and Sustainability
Volume: -
Pages: 1-4
Related Report
Peer Reviewed
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