2018 Fiscal Year Research-status Report
複数構造物間の波浪干渉による海底地盤の不安定化現象の評価手法の開発
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17K06553
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
松田 達也 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (50736353)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三浦 均也 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40190582)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 波浪 / 海底地盤 / 海洋構造物 / 海岸構造物 / 土砂移動 / 数式解 / 造波水路実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Dean Numberを適用した地盤材料を用いて造波水路実験を実施し，地盤表層のせん断力と地盤内の過剰間隙水圧変動に起因する有効応力変化が土砂移動現象に及ぼす影響について，平成29年度に引き続き検討した．平成30年度は高速度カメラで撮影した画像を基に，PIV画像解析を行い，地盤極表層の移動現象を把握した．その結果，地盤表層付近の有効応力が低下するタイミングで沖向きの表層せん断力が発生することがわかった．また，PIV解析より土粒子単体の移動のみならず，層単位で変動する様子を確認した．次に，円柱構造物周りの洗掘現象について上記の実験技術を援用して検討した．その結果，構造物の位置に応じて地盤内の間隙水圧変動が異なり，特に，構造物側面では変動特性が顕著に現れ，正値に偏って過剰間隙水圧が発生し，地盤の強度低下が引き起こされることがわかった．
線形波動理論と海底地盤の有効応力応答を考慮できる底質移動解析手法を用いて直線構造物または円柱構造物周辺における土砂移動の特徴について検討した．特に，円柱構造物周辺の土砂移動現象については構造物背面では構造物に向かって土砂移動し，構造物の近傍では背面から前面に向かって周方向に回り込む傾向が示され，前面では構造物から離れる方向に土砂移動する傾向が明らかになった．構造物前面では定常波と同じメカニズムにより侵食と堆積が同心円状に繰り返し発生することを示唆した．また，本手法は，楕円構造物周辺における土砂移動の解明に向けた拡張を行うことに成功した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画に従い，造波水路実験では地盤表層のせん断力と地盤内の水圧変動に起因した有効応力変化が土砂移動に与える影響についてPIV画像解析により定性的に明らかとした．また，円柱構造物周りの洗掘現象についても援用した検討を実施することができた．実験方法の確立や計測データの分析および現象の解明への研究を順調に進めることができた．さらに，線形波動理論と海底地盤の有効応力応答を考慮できる底質移動解析手法を用いて円柱構造物周辺における土砂移動の特徴についても検討を進め，模型実験および数式解により現象を検討できるようになった．今後は，土砂移動について定量的な評価を行う必要がある．また，構造物周辺の土砂移動および地形変化についても定量的な評価を行う必要がある．よって，平成31年度は実験ケースを増やしながら土砂移動現象の定量化を目指すとともに，線形波動理論と海底地盤の有効応力応答を考慮できる底質移動解析手法を用いて円柱構造物周辺における土砂移動の特徴に関する分析結果と併せて現象をより詳細に考察し，現象を踏まえた上で対策方法についても検討する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，土砂移動について定量的な評価を行う必要がある．また，構造物周辺の土砂移動および地形変化についても定量的な評価を行う必要がある．よって，平成31年度は実験ケースを増やしながら土砂移動現象の定量化を目指すとともに，線形波動理論と海底地盤の有効応力応答を考慮できる底質移動解析手法を用いて円柱構造物周辺における土砂移動の特徴に関する分析結果と併せて現象をより詳細に考察し，現象を踏まえた上で対策方法についても検討する予定である．
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| Causes of Carryover |
平成30年度は，模型実験において予備実験も兼ねていたため，構造物模型の条件を限定的とし，模型製作を行ったため，次年度使用額が生じることとなった．平成31年度においては，平成30年度に実施した実験結果を踏まえた模型製作を計画していることから，当初の計画に加え，翌年分を併せて模型製作等に使用することを計画している．
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