2017 Fiscal Year Research-status Report
凍結融解を受ける河川堤防に適した堤体材料の選定法と締固め基準の提案
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16K06484
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| Research Institution | Kitami Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中村 大 北見工業大学, 工学部, 准教授 (90301978)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川口 貴之 北見工業大学, 工学部, 准教授 (20310964)
川尻 峻三 北見工業大学, 工学部, 助教 (80621680)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / 凍結融解 / 凍上 / 植生工 / 補強効果 / 堤体材料 / 細粒分含有率 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究2年目の平成29年度は，以下の3つの計測及び実験に取り組んだ．
平成29年度も前年度に引き続き，実際の河川堤防において温度，水分量，変形挙動の計測を実施した．前年度に北見市常呂町で行った計測では積雪が1mを超え，この断熱効果で冬期間に渡って堤防が凍結することがなく，凍上変位は計測されなかった．このため，平成29年度は積雪の少ない川上郡標茶町の河川堤防において，同様の計測を開始した．計測の結果，常呂町の堤防では前年度同様に凍上変位は計測されなかったが，標茶町の堤防では積雪が少なく，凍上による変位が計測された．
次に，植生工を模擬した供試体を作製し，せん断試験でその補強効果を検証する実験に取り組んだ．前年度の調査では堤防を覆う植物が流水に対して大きく抵抗していることが明らかとなっており，植生工の重要性が確認されている．平成29年度は北海道で使用頻度が高いケンタッキーブルーグラスを用いて供試体を作製し，定圧一面せん断試験を実施した．この実験により，植物根系による土の補強効果を定量的に確認できた．さらに，ケンタッキーブルーグラスについては，凍結融解履歴がせん断抵抗に与える影響はそれほど大きくないことが明らかとなった．
最後に，寒冷地に最適な堤体材料の選定法について検討を行うため，土材料の細粒分含有率を様々に変化させた凍上試験を実施した．平成29年度はX線CT装置内で使用できる凍上実験装置を導入した．実験結果から，土材料の細粒分含有率が多くなるにつれて凍上性が高くなり，その凍上様式も変化することが観察できた．
以上の現地計測により，寒冷で小雪な地域では凍上によって河川堤防がダメージを受けるリスクがあることが明らかとなった．また，2つの室内実験により，植物による土の補強効果や細粒分含有率が土材料の凍上性に与える影響について明らかにすることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
積雪の多い北見市常呂町と積雪の少ない川上郡標茶町において，実際の河川堤防の温度や水分量，変形挙動を詳細に計測することに取り組んだ．計測の結果，常呂町の堤防では前年度同様1m程度の積雪が観察され，凍上変位は計測されなかったが，標茶町の堤防では積雪が少なく，凍上による変位が計測された．以上の現地計測により，寒冷で小雪な地域では凍上によって河川堤防がダメージを受けるリスクがあることを明らかにできており，研究目的を十分に達成できている．
次に，植生工を模擬して，ケンタッキーブルーグラスを生育させた供試体を作製し，せん断試験でその補強効果を検証する実験を行った．実験の結果，植物根系による土の補強効果を定量的に確認できた．さらに，ケンタッキーブルーグラスについては，凍結融解履歴がせん断抵抗に与える影響はそれほど大きくないことが明らかとなった．以上の実験により，植生工の補強効果やこれに与える凍結融解の影響を把握することができており，大きな成果である．
最後に，寒冷地に最適な堤体材料の選定法について検討を行うため，土材料の細粒分含有率を様々に変化させた凍上試験を実施した．平成29年度はX線CT装置内で使用できる凍上実験装置を導入することによって，土の凍上様式を非破壊で観察することが可能となった．実験結果から，土材料の細粒分含有率が多くなるにつれて凍上性が高くなることを定量化できただけでなく，その凍上様式が変化することも観察できた．この成果についてはアメリカの土木学会で発表することもできた．
平成29年度は当初，凍結融解履歴を受けた盛土が水流でどのように浸食され決壊するのか明らかにするため，河川堤防を模擬した室内模型実験を開始する予定であった．しかしながら，盛土材料の選定や凍結融解履歴を与える手法を確立するのに手間取ったため，思うような成果が得られなかった．このため，区分は(3)とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度から開始した実際の堤防における温度や水分量，変形挙動の計測は平成30年度も引き続き行っていく．また，植生工の補強効果に関する検証実験や，寒冷地に最適な堤体材料の選定法を検討するための凍上試験についても引き続き行っていく予定である．
平成30年度は上記に加えて，凍結融解履歴を受けた盛土が水流でどのように浸食され決壊するのか明らかにするため，河川堤防を模擬した室内模型実験を本格的に実施していく．室内模型実験に使用する模型土槽については，現在保有している模型土槽を改良することで対応した．この土槽内に盛土を構築し，盛土にドライアイスを設置することで凍結させ，この後にドライアイスを融解させることで，凍結融解履歴を与える．融解後は水位を上昇させ，盛土の天端を越水させて，のり面の浸食挙動を観察する．これと同様の実験を，凍結融解履歴を与えない盛土に対しても行い，凍上現象が堤防盛土の脆弱化にどのように寄与するのか，定性的に解明することに取り組む．平成29年度は盛土材料の選定や凍結融解履歴を与える手法を確立するのに手間取ったため，思うような成果が得られなかったが，この過程で盛土材料の選定が完了し，凍結融解履歴を与える手法についても十分な検討を行うことができた．このことから，平成30年度は当初の計画に戻り，河川堤防を模擬した室内模型実験を実施していくことが可能となる予定である．
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Research Products
(4 results)
