降雨浸透に伴う盛土堤体内の間隙水圧挙動と斜面安定評価に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650552
• Research Institution: Aichi Institute of Technology
• Principal Investigator: 成田 国朝 愛知工業大学, 工学部, 教授 (90064956)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 奥村 哲夫 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70078913) ; 木村 勝行 愛知工業大学, 工学部, 教授 (70064954) ; 大根 義男 愛知工業大学, 工学部, 教授 (00064931)
• Keywords: 遠心模型型実験 / 降雨浸透 / 間隙水圧分布 / 飽和域 / 斜面崩壊 / 飽和・不飽和浸透 / 水分保持特性

Research Abstract

降雨に伴う盛土堤体内の浸潤・間隙水圧挙動に関する遠心模型実験として、小型の間隙水圧計を網目状に配置した模型堤体に対し一定の遠心加速度の下で一様強度の雨を降らせ、斜面内の浸潤域(飽和域)の発達・拡大過程及び間隙水圧の分布状況を追跡した。この結果、(1)降雨の浸透挙動には降雨強度r、盛土の透水係数k、斜面勾配、初期飽和度が大きく影響すること、(2)飽和域の形成は盛土への降雨の流入量と流出量(k/rに強く支配される)の差で決まること、(3)降雨の盛土内への浸透挙動は、降雨がまず盛土表層部の飽和度を高め、それから下方へと逐次浸透していき、斜面表面との鉛直距離が短い斜面先から湿潤前線が順次基盤面に到達して飽和域が形成されること、(4)多くの破壊例によると、盛土斜面が崩壊に至るまでの累積降雨量は180〜500mm程度、最大時間雨量は20〜30mm/hが最も多いが、本研究でも降雨量約150mm、降雨強度30mm/hで著しい安全率の低下が見られ、実際の現象と対応する結果が確認できたこと、(5)通常の盛土では、降雨の初期段階における安全率の低下はほとんどなく、浸透した降雨は単に盛土の飽和度を上昇させるに留まるが、初期飽和度の高い盛土では降雨の下方への浸透が速いため飽和域の形成が容易であり、降雨初期段階での安全率の低下も大きいこと、(6)緩勾配の盛土では降雨浸透によって飽和域が形成されやすいが、常時の安全率が高いため、安定性に及ぼす降雨浸透の影響は小さいこと、などが判明した。
水分保持特性に関する遠心実験では、不飽和土の浸透特性が良好に把握でき、実験時間の短縮低い水分領域に対する測定、遠心力が供試体全体に作用することによる間隙水のほぼ一様な排水など、従来の1G場の実験手法と比較して多くの利点が認められ、基本的に有効な試験方法であることが確認できた。

Research Products

• [Publications] 荻田 誠実: "斜面内の降雨浸透に関する遠心模型実験"平成12年度土木学会中部支部研究発表会. 293-294 (2001)
• [Publications] 大森 康次: "豊浦砂の不飽和浸透特性に関する遠心実験"平成13年度土木学会全国大会. 458-459 (2001)
• [Publications] Katsuyuki KIMURA: "Centrifuge tests on moisture and permeability in sand"Int. Conf. on MLWR. 57-61 (2001)
• [Publications] 荻田 誠実: "斜面内の降雨浸透性状について"平成12年度土木学会中部支部研究発表会. (2002)