Behavior of a buried pipeline conveying water with a constant flow during seismic excitation

2018 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17F17746
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 向後 雄二 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30414452)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): PETKOVA SILVIYA 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2017-11-10 – 2020-03-31
• Keywords: パイプライン / 耐震性 / 空気圧弁 / 振動模型実験 / 応答解析 / 内水圧 / レベル２地震動 / 地震波

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，レベル2地震動時における埋設パイプラインの挙動において未解明な管内部の水圧挙動を対象に，模型振動実験とそれに基づく数値解析を通して，地震リスク評価・将来予測モデルの構築を目指す。また，成果発表と研究交流により，研究終了時には，埋設管の耐震性が向上するばかりでなく，この分野における日本とブルガリアの研究者ネットワークが強化される。
平成３０年度は，昨年度実施計画したレベル２地震時の管内部の水圧挙動の問題，特に空気弁を有する管水路の地震時の水圧変動を振動模型実験から明らかにした。この振動模型実験は１ｇ場での実験を主体とすることとした。そのため，実物大のモデルを用い，変位，間隙水圧，加速度等を測定し，地震時の埋設管と内部水圧の相互作用を検証する。具体的には，振動台に長さ8 m，内径200 mmの塩ビパイプとアクリル製の空気弁を組み合わせた模型を設置した。載荷加速度は50から980 gal，周波数は0.5から10Hzの波を用いた。また，模型をシミュレーションするため，ANSYS解析コードによる解析を実施した。これらの結果の一部はASCE（アメリカ土木学会）のジャーナルへ投稿した。論文タイトルは「Earthquake induced failure in air valve due to dynamic pressure in buried irrigation pipeline」である。そこでは，地震時の水圧を空気弁の内と外で計測した結果に基づいて，空気圧弁内のキャビテーションとウォーターハンマー現象について詳細に検討した。その結果，その発生箇所とメカニズムを同定した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

当初予定していた実験よりも，大掛かりな実験でなければ現象を再現できないために時間を要した。

Strategy for Future Research Activity

平成３１年度は，最終年度のため，３０度実施空気弁を有する管水路の地震時の水圧変動の振動模型実験結果をまとめるとともに，この模型実験のシミュレーションを行って，その挙動を明らかにする。