2018 Fiscal Year Annual Research Report
性能設計を志向した洪水・地震に対する河川堤防のロバスト性評価手法の構築
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17H01290
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
肥後 陽介 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10444449)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
音田 慎一郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50402970)
高野 大樹 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 主任研究官 (80626218)
大竹 雄 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (90598822)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 堤防 / 表面侵食 / 浸透流 / 地震動 / 検証 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
■二流体混相流モデルの構築：H29年度に引き続き，水と空気を一体の流体とした気液混合体混相流モデル業績11を空気と水の流れを個別に解法する，二流体混相流モデルへ拡張し，表面流・浸透流の同時解析と不飽和土内のサクション（空気圧と水圧の差）の評価が可能な解析法の開発を行った．
■表面侵食メカニズムの解明とモデル化：異なる流速でH29年度に実施した単純斜面条件の実験を実施し，結論をより実証的なものとした．表面侵食はせん断破壊によって記述できることを明らかにした．流速から求まるせん断力，画像解析で得られる破壊面の角度から，単純な摩擦則であるMohr-Coulombの破壊規準を適用し，表層土の見かけの粘着力c，摩擦角φを評価した．
■堤防模型による越流侵食実験：堤防模型による越流侵食実験を実施し，堤防全体の破壊過程及び法肩から法尻部にかけての堤防のほぼ全域における侵食過程及び表面流を高速度カメラで観察し，表面侵食による堤防の破堤メカニズムを明らかにした．
■提案手法の検証（多相系問題）：表面流・浸透流と土の変形の同時解析法を検証した．固・液の二相系では，微小／有限変形の圧密問題を静的問題として取り扱い，固・液・気の三相系問題では，静的問題として斜面の安定問題を対象とし，見かけの粘着力のサクション依存性を考慮した理論解を求解し，比較を行ったう．
■越流・浸透流による堤防の破壊予測精度の定量化：H29年度に引き続き，地震動による変形量の予測精度の定量化から実施した．中小規模の外力状態での対象構造物の挙動から解析モデルパラメータを更新（逆解析）することにより，大規模荷重時における予測精度（幅）を定量化する手法を整備した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
表面侵食の土質力学的解釈，越流時の侵食・浸透の同時解析法および地震時の動的大変形解析法業といったメカニズム解明と数値解析手法の構築を行うと共に，解析結果の主成分分析(POD)と実測値を用いたパラメータ更新による信頼性解析の枠組みを提案し，ロバスト性評価の基本的要素技術を整備することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
巨大地震や近年激甚化の一途をたどる豪雨による大規模洪水などの偶発的自然ハザードに対して，壊滅的被害を回避する「ロバスト性（粘り強さ）」を有することが，土木構造物の重要な要求性能の一つとして認識されるようになった．本研究では，河川堤防を対象として，1) 地震時・越流時の堤防の経時的な破壊過程を精緻に記述する解析手法を開発すると共に，2) これらの解析手法の代替モデルを用いた地震時・越流時の統一的なロバスト性の評価手法を提示する．これにより，地震と越流の同時発生までを考慮した，偶発的マルチハザードに対する河川堤防のロバスト性評価を提示する．これにより，地震と越流の同時発生までを考慮した，偶発的マルチハザードに対する河川堤防のロバスト性評価を実現し，インフラストラクチャの危機耐性の具備という，我が国の喫緊の課題の解決に寄与することを目的とし，研究を実施する．
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