2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of setting method of the optimum 2D section for seismic assessment of irrigation dam
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16H05000
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
小林 晃 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (80261460)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木山 正一 京都大学, 農学研究科, 助教 (20293920)
安室 喜弘 関西大学, 環境都市工学部, 教授 (50335478)
山本 清仁 岩手大学, 農学部, 准教授 (60362430)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ダム / 耐震性評価 / 3次元挙動 / 地震記録 / 振動台実験 / 数値シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
福島県内のダムで余震の加速度記録をさらに分析した。左岸地山から天端軸方向への波の伝達速度の分析を行った結果、左岸地山から堤体中央方向へ波が伝達した場合、その波と堤敷から鉛直方向に伝わった波と重合して、堤体最大断面でないところで加速度が大きくなっていることが分かった。また、鉛直方向のみの波の伝達の場合は最大断面で大きな加速度が生じ、1次モードに近い振動挙動を示すことが分かった。このようにダムの両岸からの地震波の伝播が振動挙動に影響を与える可能性があることが分かった。
以上のような現象を再現するためのモデル試験の供試体作成法と動的挙動の観測法の試行錯誤を行った。供試体モデルは当初3Dプリンターを用いたが滑らかな地形の再現が困難なことと、現在のDEM地形データは既存ダムとその湖水も入っているため、モデル作成には適していないことが判明した。そこで3Dプリンターで作成したモデルをもとに粘土で地形を作成し、湖水のない状況を再現し、そこにダム模型を設置することとした。また、SFMによる動的挙動の把握を試みたが、精度の向上が難しいので、モーションキャプチャーによる観測を検討し、装置の導入を行った。これにより測定速度は格段と向上した。
また、3次元モデルによる数値解析を試みた。本年度は2次元で行われている等価線形化法を用いようとしたが、引き戻し解析の一方向だけでも3週間ほどかかることが判明し、3次元方向の引き戻し解析も予定期間内でできなかった。この結果をもとに、今後は2次元解析で得られた最終的なせん断剛性を用いて弾性解析で3次元解析を行う方針とした。
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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
既存ダムの測定結果の分析から、谷地形がダムの振動挙動に影響を与える可能性を確認できた。これは波の伝達速度の分析を三次元的に行った結果であるが、過去に観測されていない大きな知見と言える。
振動台実験のモデル作成は多くの試行錯誤を行ったが、一応モデル作成手順を整えることができた。この成果をもとに来年度から実験を行う予定が立った。また、振動挙動の測定もモーションキャプチャーによる観測法を導入したことにより、一定の精度を確保できるようになった。この手法とSFMによる観測を比較することにより、現地でも動的観測を画像解析でできる可能性がどの程度あるかを来年度検討し、実際の挙動観測法も検討する。
三次元解析は想定以上の計算時間が必要であることが判明した。コンサルタンツの方にも聞き取り調査を行ったところ、等価線形では膨大な時間が必要であり実用的でないことが分かった。そこでまず2次元解析を行い、最終的に得られたせん断剛性を用いて3次元弾性解析で谷の剛性の影響を検討することとした。
このように初年度はモデル実験の供試体作成と数値解析手法について試行錯誤的な検討を繰り返したが、概ね来年度の手順を確定することができたので、順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
加速度計を多数設置しているダムの実測例は少ないが、取得している貴重なデータをさらに分析する予定である。余震記録は昨年度も得られており、さらなる分析を試みる。
モデル供試体による振動台実験を実施する。材料の選択など試行錯誤は必要であるが、作成手順はほぼ完成しているので、残り2年間をかけて多くのパターンと信頼度の高いデータの取得を行う予定である。また、複数カメラによる現地での動的挙動観測の可能性も検討し、地震時挙動だけでなく、平時でも有効なモニタリング手法開発の可能性も検討する。
三次元解析はモデル作成もかなり膨大な時間が必要であるので、現有モデルを用いてまずはパラメトリックな解析を行い、谷地形の影響を検討する。さらに境界条件を一部変更して揺れ方を変えて、ダム本体に与える影響を観察する。
以上の検討により、揺れ方による最適な2次元解析断面の選択基準の同定を試みる。今年度の検討結果からも明らかになったが、まだ3次元解析は不確実性も大きい上、実務ではかなり困難である。2次元でより的確な評価ができるモデル選択を模索するのが現状では重要なことであると思う。
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Research Products
(18 results)
