2017 Fiscal Year Annual Research Report

農業用継手管路屈曲部の力学挙動の解明ならびにその耐震性強化・長寿命化の確立

Research Project

Project/Area Number	17H01495
Research Institution	Kobe University
Principal Investigator	河端俊典神戸大学, 農学研究科, 教授 (20335425)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	井上一哉神戸大学, 農学研究科, 准教授 (00362765) 澤田豊神戸大学, 農学研究科, 助教 (60631629) 毛利栄征茨城大学, 農学部, 教授 (90373224) 有吉充国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農村工学研究部門, 主任研究員 (10414442)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	パイプライン / 耐震性 / 模型実験 / 数値解析
Outline of Annual Research Achievements	本研究では，農業用圧力管路屈曲部を対象に耐震性を有するラスト防護工法を提案し，その効果検証ならびに設計手法の構築を目的としている．平成29年度は，1)管の屈曲角度が背面受働抵抗力に及ぼす影響，2)ジオグリッドを用いたスラスト防護工法においてジオグリッド設置方法が抵抗力に及ぼす影響，3)当工法の抵抗メカニズム，に関して模型実験ならびに数値解析より検討した．模型実験には幅1800mm，高さ580mm，奥行き1100mmの鋼製土槽ならびに直径70mmの模型曲管を使用した．3種類の曲管（30，45，90度）を対象に，水平載荷実験を実施したところ，角度に依らず同程度の水平抵抗力が発揮され，本実験からは曲がり角度が抵抗力に及ぼす影響は確認されなかった．また，ジオグリッドを用いて曲管部周辺を囲み，その内側を砕石で埋戻すスラスト防護工法を対象に，ジオグリッドの設置方法を変えて水平載荷実験を行った．その結果，管背面側にジオグリッドを延長することにより，抵抗力が増大することがわかった．また，上向き浸透流により液状化を模擬した地盤条件で同実験を実施したところ，乾燥地盤に対して抵抗力は著しく低下するものの，対策工無しのケースと比較すると，抵抗力が増加することが明らかとなった．また，慣性力を考慮する目的で加振実験を実施したところ，周辺地盤全体が完全液状化状態に至り，上向き浸透流での実験よりも，受働抵抗力は小さくなった．また，対策工上部から地表面までを砕石で埋戻した場合，間隙水圧が消散され，抵抗力増加が期待できることが明らかとなった．さらに，当工法を対象に抵抗メカニズムを解明するため，3次元個別要素法による数値解析を行った．その結果，管の移動に伴い，管背面側に設置されたジオグリッドに張力が発生することで，ジオグリッドで囲まれた領域が一体化され，抵抗力が増大することが明らかとなった．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成29年度の当初計画で掲げた上向き浸透流を与えた条件での水平載荷実験，振動台を用いた加振実験，3次元個別要素法による数値解析について遂行した．このことから，現在までの進捗状況としては，概ね順調に進んでいるといえる．
Strategy for Future Research Activity	農研機構所有の遠心力載荷実験装置用いて直径2000mmクラスの大口径パイプの屈曲部を対象とした模型実験を実施し，その動的挙動を解明するとともに，ジオグリッドを用いたスラスト防護工法の大口径管路での挙動解明を遂行する．実施にあたり遠心力載荷装置のプラットホームに搭載可能なアルミ製土槽を製作するとともに直径30mmの模型供試管路を設計製作する．実験地盤には珪砂を用いて，70G場の遠心加速度条件下で実験を計画している．また，昨年度実施した，液状化制御可能な土槽を用いて，防護地盤材料の材料特性やその密度などを変化させるとともに，防護工の寸法などを変化させたモデル実験を遂行し，各防護工の効果ならびにそのメカニズムを検討する予定である．