2015 Fiscal Year Research-status Report
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15K14027
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
内村 太郎 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60292885)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 液状化 / 砂質土 / 管内流れ / 下水管 / 模型実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
東日本大震災では、地震で下水管の周囲が液状化した場合、管路の破損箇所から管路内に土砂が流入し、管路を閉塞した。下水管の液状化被害として、埋戻し土の液状化による変位や破損は広く認知され、対策も進んでいる。しかし、管路内に流入した土砂による閉塞は、ほとんど研究されていない。本研究では、管路に流入した液状化土砂が、管内を流れるときの性質を、模型実験により明らかにし、その対策を検討する。
平成２７年度は、液状化した硅砂を蓄えるタンクに、傾斜した管路が接続された小型模型を製作し、タンクと管路全体に振動を加えることで、管路内の液状化砂の流動を観察した。まず、液状化砂が、加振中にのみ、満管の状態で一定の速度で管路内を流下し、加振を止めると流動が泊まることを確認した。従って、この流下速度に、一連の本震と余震の加振時間の合計をかけた距離だけ、液状化砂が進むことになる。流下速度を完全に０にできなくても、十分に遅くできれば、管路を閉塞する範囲は限定され、被害の軽減につながる。
次に、管路の傾斜を変えた場合や、管路の途中に管路断面の一部をふさぐ障害板を設置した場合などを実験し、液状化砂の流量を減らす方法を検討した。その結果、一般的な下水管の勾配が３％であるのに対して、その一部の勾配を０にすることで、一定時間内の総流量を4割近く減らすことができた。さらに、障害板を設置する場合、流速の早い管路中心部に板がかかる形状の障害板を使うと、効果的に流量を下げられることが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成２７年度は、管路内を流動化砂が流下する模型を製作し、その基本的な挙動を観察した。管路の勾配や障害板の設置など、条件に応じた流れの違いについて定性的な観察はできたが、以下の点で改善が必要であり、平成２８年度に一部再実験を行いたい。
・液状化砂を供給するタンクが小さく、砂の流出により水頭が低下する。条件によって砂の流出量が異なるため、各条件での流れ方の比較が難しくなった。
・液状化砂の流量を、１ｍの管路の先端から出てきた砂の量で評価している。流動開始から、管路が満管になるまでの間は、タンクから流出する砂の量と、管路の先端から出る砂の量が一致しないので、ほんとうの意味での砂の流速を測れていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の模型実験の改善点を含めて、液状化砂による下水管路の閉塞被害を軽減するための方策を検討する。具体的には、以下の研究活動を行う。
・模型実験の改良：タンクを大きくし、液状化砂の水頭を一定に保つ工夫をする。また、管路側面から流動砂にインクを注入し、流れを視覚化することで、流速を測定する工夫をする。
・管路の勾配の調節や、障害板など管内構造の工夫で、液状化砂の流下を制御するための最適な方法を検討する。同時に、通常時は下水の流下を妨げないことが必要なので、その条件も加味して実用的な方法を検討する。
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| Causes of Carryover |
平成２７年度は、管路内を流動化砂が流下する模型を製作し、その基本的な挙動を観察した。管路の勾配や障害板の設置など、条件に応じた流れの違いについて定性的な観察はできたが、以下の点で改善が必要であり、平成２８年度に一部再実験を行いたい。
・液状化砂を供給するタンクが小さく、砂の流出により水頭が低下する。条件によって砂の流出量が異なるため、各条件での流れ方の比較が難しくなった。
・液状化砂の流量を、１ｍの管路の先端から出てきた砂の量で評価している。流動開始から、管路が満管になるまでの間は、タンクから流出する砂の量と、管路の先端から出る砂の量が一致しないので、ほんとうの意味での砂の流速を測れていない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
模型実験を改良する。具体的には、タンクを大きくし、液状化砂の水頭を一定に保つ工夫をする。また、管路側面から流動砂にインクを注入し、流れを視覚化することで、流速を測定する工夫をする。
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