2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanisms of pipe flow of liquerfied sand its control
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15K14027
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
内村 太郎 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60292885)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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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 |
2011年3月に起こった東日本大震災で、東京湾沿岸の埋め立て地をはじめとし、関東地方の多くの都市で液状化現象が発生した。浦安市では、下水管に液状化土砂が流入し、長距離にわたって堆積した。液状化砂の流入経路の一つとして、耐震化の進んでいない宅内下水管の破損箇所から、液状化砂が入り込み、公共下水管に入った可能性が考えられた。本研究では、この推測に基づき、細い宅内下水管から入った液状化砂が、公共下水管に達するまで流下できるかどうか、模型実験で検証した。
模型は、管路を模擬した内径40mmの塩ビ管で、上流端につないだコンテナに砂と水を満たし、振動で液状化砂させて管路に流入させた。浦安市で生じたの噴砂の粒度に合わせて、珪砂8号、9号を3:4の割合で混合したものを使用した。また、管路模型の内側で、全応力と間隙水圧を測定した。
結果は、流入開始時はある程度の速度で砂が流れるが、細い管路の前断面が液状化砂で満管の状態になると、ほとんど流れなくなった。この時、管路の内面の全応力が極端に大きくなり、閉塞が起こっていることを示唆した。そのため、東日本大震災で宅地内の細い下水管が液状化砂の流入経路になった可能性は低いと考えられる。あるいは、破損した宅内下水管から入り込んだ液状化砂が、何らかの条件下で、満管にならずに公共下水管へ流入し続けた可能性が考えられる。
また、細い管が液状化砂で満管になった場合、砂が閉塞して強い全応力を示したり、閉塞が緩んで流動が再開したりする現象が見られた。このような現象は、これまであまり認識されてこなかったが、水などの普通の流体には起こらない粒状体に特有の現象であり、興味深い結果となった。
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