波による軟らかい底質粘土の輸送機構

Research Project

Project/Area Number	61550366
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	柴山知也東大, 工学部, 講師 (40143391)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐藤慎司東京大学, 工学部, 助手 (90170753) 渡辺晃東京大学, 工学部, 教授 (80011138)
Project Period (FY)	1986
Project Status	Completed (Fiscal Year 1986)
Budget Amount *help	¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000) Fiscal Year 1986: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Keywords	波 / 粘土 / 底質輸送 / 底質浮遊
Research Abstract	本研究は波による軟らかい底質粘土の輸送機構を解明することを目的としている。研究は実験と理論の両面から以下の手順で行なった。 1.底泥はその物性から第一底泥グループ(カオリナイト系)と第二底泥グループ(ベントナイト系)に分類することができる。これら2つのグループの底泥について波作用下で室内実験を行ないそれらの挙動を観察した。その結果、粘土の輸送機構についてカオリナイトにおいては粘土層内質量輸送と水層に浮遊した粘土の輸送が主要な要因となり、またベントナイト系においては水層に浮遊した粘土の輸送が支配要因となることがわかった。 2.カオリナイト粘土の層内質量輸送速度について検討した。粘土層内の流速場を、粘土を粘性流体と仮定し、Dalrymple・Lin(1978)の与えた境界層近似を用いて計算し、層内質量輸送速度を算定する理論式を求めた。その結果を室内実験で求めた結果と比較検討した。 3.カオリナイト粘土の水層への浮遊について検討した。水-粘土界面では粘土のずりはがし過程が支配的であるため、界面での粘土-水の相対速度に注目した。低含水比領域では粘土の弾性的挙動が問題となるため、粘土を粘弾性体と仮定して、Hsiao・Shemdin(1980)の理論を用いて水-粘土の相対速度を算定した。さらに底泥の波から受けるせん断力と底泥のせん断強度の比を見積り、実験から求めた底泥の無次元飛び出し率との関係を求めた。 4.ベントナイト粘土の水層への浮遊については実験的に検討した。その結果、無次元掃流力が大きくなるにつれて(1)表面粒子の初期移動開始、(2)リップル(泥漣)の発達、(3)泥層の振動、(4)泥層の破壊、(5)泥層の流体としての波動が順に発生することがわかった。さらにこれれらの挙動の違いによって境界条件を時間の関数として適宜与えることにより、浮泥濃度分布を非定常拡散方程式の解として与えた。