大規模災害からの確実な復旧に資するダム・ため池堤体の内部損傷診断手法の開発

• Project/Area Number: 22K05887
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 上野 和広 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 助教 (60560167)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: ダム / ため池 / 内部損傷 / 弾性波速度 / ベンダーエレメント / 貯水盛土構造物 / 復旧 / 内部損傷診断 / 大規模災害

Outline of Research at the Start

現在，大規模災害に対する安全性評価として，堤体の沈下量を算出した上で許容沈下量と比較する手法が用いられている．大規模災害時に堤体の変形をある程度容認することから，その後の復旧時には損傷がダムやため池の機能・性能へ及ぼす影響や，損傷の位置と程度を正確に把握し，的確な対策を行うことが不可欠である．本研究課題では，ダムやため池の堤体を対象に，堤体土として要求される諸性能と土質材料の損傷の関係を解明する．また，実構造物への適用を見据え，取得したデータと現地で観測可能な指標の関連性を分析する．これにより，大規模災害からの確実な復旧に資する，ダム・ため池堤体の内部損傷診断手法を確立する．

Outline of Annual Research Achievements

2023年度は，まず前年度から積み残しとなっていた課題である，土質材料に発生する亀裂やせん断変形が強度・変形特性と遮水性へ及ぼす影響の解明に関する検討を行った．繰返し三軸載荷によって変形を生じさせた供試体を対象として非排水繰返し強度の評価を行った結果，供試体へ与える変形の大小によって，その後に保持する非排水繰返し強度へ異なる影響を及ぼすことが確認され，変形が小さい（大きい）場合に増加（低下）する傾向があった．遮水性への影響に関しては，予め亀裂などを導入した供試体の透水性を評価可能な三軸透水試験機を用いた検討を進め，土粒子の骨格構造や亀裂の存在が遮水性へ及ぼす影響についてデータの蓄積を行っている．基礎的な検討として，土質材料の骨格構造の相違に着目した試験を実施したところ，締固め度が比較的低い条件下において，凝集型の骨格構造を有する供試体の透水係数が大きくなることが確認された．
また，当初の研究計画と目的である土質材料の損傷と弾性波速度の相関関係については，ベンダーエレメントを備えた三軸試験機を用い，予備載荷によって土質材料へ所定の損傷を与えた後，強度・変形特性や弾性波速度を評価する試験を実施した．その結果，損傷（軸ひずみ）の増加に伴って土質材料の強度・変形特性が低下することや，弾性波速度が非排水繰返し強度との間に一定の相関性を有することが確認された．今後，継続してデータの蓄積を行うとともに，上記の相関関係の分析を進める予定である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究で目的とする内部損傷診断手法を構築するには，土質材料の損傷と弾性波速度の相関関係を明確にする必要がある．このための分析には，多くの試験データを要するが，現時点では分析に十分なデータの取得に至っていない．しかしながら，次年度も継続したデータの取得と分析を進めることにより，研究期間内には当初の目的を達成できると考えている．

Strategy for Future Research Activity

2024年度は，これまで実施してきた土質材料の損傷と弾性波速度の関係に関する実験を継続して実施し，多様な損傷の状態を想定したデータを蓄積する．また，取得したデータを詳細に分析することで，土質材料の損傷，強度・変形特性と遮水性，弾性波速度の相関関係を明確する．その上で，これら実験データや分析結果に基づき，堤体の内部損傷診断手法の構築について検討を行う．また，初年度に整備した土層を用いた模型実験に着手し，構築した手法の妥当性について検証を行う．

Research Products

• [Presentation] せん断波速度を用いた液状化強度の評価に対する初期せん断応力の影響 (2022)
  • Author(s): 上野和広
  • Organizer: 第77回農業農村工学会中国四国支部講演会