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2017 Fiscal Year Research-status Report

突発的集中豪雨に対する盛土構造物の力学挙動評価手法の提案

Research Project

Project/Area Number 16K06497
Research InstitutionFukushima National College of Technology

Principal Investigator

金澤 伸一  福島工業高等専門学校, 都市システム工学科, 准教授 (20580062)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords不飽和土 / 盛土構造物 / 築堤解析 / 降雨継続時間 / 降雨量
Outline of Annual Research Achievements

近年、異常気象による台風やゲリラ豪雨といった集中豪雨が頻発しており、その影響により盛土の品質を長期的に評価できる手法の確立が急務となっている。本来、土構造物のほとんどは、安定性や変形特性の向上を目的とした締固め土で構成されている。しかしながら既存の構造物の中には、降雨や地震などの外的作用を要因として、その機能の低下が示唆される。それを踏まえ、土構造物の安定に対してリアルタイムに評価できる監視システムの必要性が求められる。また、近年突発的に増加している突発的集中豪雨や、台風に伴う集中豪雨により河川堤防に代表される土構造物の崩壊事例が数多く報告されているが、いまだそのメカニズムは十分に解明されていない。
そこで本研究では、盛土構造物の築堤時における降雨・蒸発による盛土内部の応力挙動の変化と、初期応力状態を把握すること。また、その後の突発的集中豪雨に伴う浸透による盛土構造物崩壊に至るメカニズムを解析的に表現することで、長期供用過程での力学挙動の変化を定量的に評価することを目的とした。
本年度は、昨年度の研究成果をもとに、供用開始後の突発的集中豪雨が盛土に与える影響を把握することを重要項目と考えた。そこで、空気溶存型の土/水/空気連成有限解析コ-ドを用いて、締固めと降雨・蒸発履歴を考慮した築堤解析を行ったのち,供用開始後に突発的な集中豪雨を盛土に与える解析を行った。その結果、施工時期の違いにより初期応力状態が変化することが確認された。また、突発的集中豪雨による、降雨継続時間と降雨量の関係を明らかにし、盛土の破壊への危険性を評価することができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

空気溶存型の不飽和土/水/空気連成有限要素法解析プログラムを用いて、締固めと様々な降雨・蒸発条件を考慮した盛土の初期応力の推定を行い、築堤中の降雨量の違いが盛土内部の初期応力に及ぼす影響を比較・検討した。その後、盛土供用開始後に与える突発的集中豪雨として1時間当たりの降雨量を変化させ、盛土が破壊する危険性が高くなるまで降雨を与えて解析を行った。その結果、降雨継続時間と降雨量の関係を評価することができ、突発的集中豪雨による、盛土の破壊への危険性を示すことができた。また、降雨量が多くなるほど、盛土の表層を流れることでエロージョンを起こし,表層すべりを起こす可能性が解析的に示唆される結果となった。

Strategy for Future Research Activity

本年度に行った解析を素地として、供用開始後の環境変化(集中豪雨など)が盛土に与える影響を解析的に表現する。
また盛土内の応力分布、飽和度分布、間隙比分布の妥当性を検証するため模型実験を行う。模型実験では、小型模型土槽を用いて一定の撒き出し圧、転圧回数の下で築堤過程を表現する。その後、模型盛土内に土圧計・土壌水分計・間隙水圧計を設置する。得られる解析結果と実験結果を比較することにより解析値の妥当性を検討する。

Causes of Carryover

次年度の消耗品使用のため生じました。翌年度、消耗品購入によって使用します。

  • Research Products

    (14 results)

All 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] 解析による施工時期の違いが盛土の初期応力に与える影響2018

    • Author(s)
      金澤伸一, 五十嵐日菜, 飯塚敦
    • Journal Title

      土木学会論文集A2

      Volume: 73 Pages: 489-496

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 直接処分施設の建設・運用時における力学的影響予測,2017

    • Author(s)
      林久資, 西内瑞生, 金澤伸一, 石山宏二
    • Journal Title

      トンネル工学報告集

      Volume: 27 Pages: 1-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 地層処分施設内における温度・密度・飽和度変化を考慮したベントナイト緩衝材の力学特性2017

    • Author(s)
      市川希, 金澤伸一, 林久資, 石山宏二, 飯塚敦
    • Journal Title

      第12回環境地盤工学シンポジウム論文集

      Volume: 12 Pages: 557-560

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 地層処分施設内における温度,飽和度変化を考慮したベントナイト緩衝材の力学挙動に関する研究2017

    • Author(s)
      武藤尚樹, 金澤伸一, 林久資, 市川希, 石山宏二, 飯塚敦
    • Journal Title

      第12回環境地盤工学シンポジウム論文集

      Volume: 12 Pages: 567-570

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高速道路四車線化に伴うトンネル掘削法の一考察2018

    • Author(s)
      松本優花, 林久資, 金澤伸一, 西内瑞生
    • Organizer
      平成29年度土木学会東北支部技術研究発表会
  • [Presentation] 地層処分施設内における温度,飽和度変化を考慮したベントナイト緩衝材の力学挙動に関する研究2017

    • Author(s)
      市川希, 金澤伸一, 林久資, 石山宏二
    • Organizer
      第71回年次学術講演会
  • [Presentation] 地層処分施設内における温度・密度変化を考慮したベントナイト緩衝材の力学特性2017

    • Author(s)
      武藤尚樹, 金澤伸一, 林久資, 石山宏二, 飯塚敦
    • Organizer
      第71回年次学術講演会
  • [Presentation] 数値解析を用いた直接処分施設の掘削・廃棄体運搬時における影響予測2017

    • Author(s)
      西内瑞生, 林久資, 金澤伸一, 石山宏二
    • Organizer
      第71回年次学術講演会
  • [Presentation] キャピラリーバリア機能を用いた覆土手法の開発に関する研究2017

    • Author(s)
      赤津雄介, 金澤伸一
    • Organizer
      第52回地盤工学研究発表会講演集
  • [Presentation] 施工時期の違いを考慮した盛土構造物の初期応力解析2017

    • Author(s)
      五十嵐日菜, 金澤伸一, 松崎慎也
    • Organizer
      第52回地盤工学研究発表会講演集
  • [Presentation] 外水位変動が堤体内の応力状態に及ぼす影響2017

    • Author(s)
      小野里花子, 金澤伸一, 松崎慎也
    • Organizer
      第52回地盤工学研究発表会講演集
  • [Presentation] 被災確率に基づく液状化判定の構築2017

    • Author(s)
      北郷真理, 金澤伸一, 坂本将吾
    • Organizer
      第52回地盤工学研究発表会講演集
  • [Presentation] 解析を用いた突発的集中豪雨による盛土構造物の力学挙動2017

    • Author(s)
      松崎慎也, 金澤伸一, 五十嵐日菜
    • Organizer
      第52回地盤工学研究発表会講演集
  • [Presentation] 解析を用いた施工時期の違いが盛土の初期応力に与える影響2017

    • Author(s)
      金澤伸一, 五十嵐日菜
    • Organizer
      第20回応用力学シンポジウム

URL: 

Published: 2018-12-17  

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