水と空気の二相流における浸透特性の計測方法に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05555136
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 河野 伊一郎 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (00025941)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹下 裕二 岡山大学, 環境理工学部, 講師 (90188178) ; 西垣 誠 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (60112140)
• Keywords: 不飽和地盤 / 二相流 / 浸透特性 / 地下水

Research Abstract

不飽和地盤内の浸透問題を定性的、定量的に評価する方法として、地盤内の水と空気の挙動を同時に考慮できる気液二相流解析手法が開発されており、極めて有効な数値解析手法であると考えられている。この際、入力パラメータとして、地盤内の空気および水の挙動を支配する浸透特性(物理定数)が必要となり、その設定は解析精度を左右するものである。
しかし、空気の流動特性を支配するパラメータについては、その定義さえ不十分であり、確たる測定法も確立されていないのが現状である。
本研究では、不飽和地盤内の水と空気の流動のメカニズムおよびそれらを支配するパラメータの定義を明確にし、水と空気の流動を支配する浸透特性の計測方法の確立を行うことを目的とする。当該年度での研究実績概要は以下のようである。
(1)高精度圧力変換器を用いて、試料内複数点での間隙水圧および間隙空気圧の非定常挙動を計測する。大量の計測データを高速処理するために光磁気ディスク装置を組み込んだマイコンによって制御する高精度な間隙水圧および間隙空気圧計測システムを作成した。フィルターとしては、空気圧の計測にはグラスフィルターを間隙水圧の計測にはセラミックカップを使用した。
(2)得られた非定常浸透実験データを数値解析による飽和・不飽和状態の気液二相流解析手法によりシミュレートして、不飽和地盤内の空気と水の流動を支配するパラメータの定義を明確にするとともに、その感度解析を行って測定方法の検討を行った。また、実験データを数値解析により逆解析的に考察し、不飽和地盤内の空気および水の挙動に関する浸透特性を求める解析システムを開発した。