2005 Fiscal Year Annual Research Report
海岸構造物基礎周辺の流体と地盤変動の高精度連成解析モデルの開発
| Project/Area Number |
17760401
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
楳田 真也 金沢大学, 自然科学研究科, 助手 (30313688)
|
|---|
| Keywords | 洗掘 / 渦流れ / 底質輸送 / 地盤変動 / 移動床流れ / 流体解析 / 海岸構造物 / 数値計算 |
|---|
| Research Abstract |
本年度は,海岸構造物基礎周辺の流体と地盤変動の連成解析モデル開発の第一段階として,以下の解析を実施した.
(1)円柱構造物周辺における流体場の内部特性の解析
没水型直立円柱周辺の3次元流体場に関して,直径に対する円柱の相対高さを系統的に変化させた数値解析を実施し,円形ケーソン構造物に波が作用する際の周辺の流況特性,最大底面せん断力およびその空間分布特性を解明した.相対高さの低下に伴う流体場の内部構造の変化,馬蹄形渦の縮小と強度低下,渦放出の抑制と流れの対称化,下降流の発達による頭部剥離渦と後流渦の干渉過程,および底面せん断力の増幅範囲の縮小および増幅率の減少などの変動特性を明らかにし,流体運動と底面せん断力の関連について考察した.
(2)流れによる砂質マウンドの浸食特性の解析
(1)で用いた流体解析プログラムに,掃流砂輸送量式と底質の連続式からなる底面地形解析モデルを組み込んで,流体と地盤運動の連成解析モデルを構築した.まず,平坦な地盤上の角錐形状マウンド周辺の流体・地盤地形変動の問題に適用し,本解析モデルの数値安定性および流れによる浸食過程の再現性を調べた.底質の移動限界シールズ数およびマウンド高さの違いによるマウンド周辺の流況および浸食速度の変化などを詳細に解析し,本解析モデルの妥当性が明らかになった.
(3)流れによる円柱構造物周辺の洗掘特性の解析
次に,(2)で構築した流体・地盤変動の連成解析モデルを,砂質地盤上に設置された直立円柱周辺の一様流場の問題に適用し,構造物周辺の渦の発生と局所洗掘の発達過程を解析した.洗掘初期〜中期段階における急激な洗掘孔の拡大,後流域での底質の堆積の分布特性を良好に再現し,渦流れの内部構造の変化を詳細に明らかにした.
|
