2019 Fiscal Year Annual Research Report
豪雨と地震の複合作用下における溜池堤体の地震時挙動の解明と耐震性強化法の検証
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18H02298
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
澤田 豊 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (60631629)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
泉 明良 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, 研究員 (10782203)
中澤 博志 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主幹研究員 (20328561)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ため池 / 豪雨 / 地震 / 耐震性 / 遠心力模型実験 / 浸透強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和元年度には，先行降雨がため池堤体の耐震性に及ぼす影響ならびに地震により損傷を受けた堤体の降雨侵食特性を解明することを目的として，遠心力場での加振+降雨実験を実施した．さらに，ため池堤体への降雨浸透特性，特に定常状態に至る時間とその浸透強度（終期浸透強度）を解明するため，前年度に作製した降雨装置ならびにアクリル土槽を用いて，室内降雨実験を実施した．具体的な実験条件および結果は以下の通りである．
遠心力模型実験は，高さ200mm，天端幅75mm，法面勾配1:1.5のため池堤体模型を対象に貯水位160mm，40Gの遠心力場にて，降雨および加振を与えた．降雨強度は25mm/hとし，入力加速度は300galおよび500galとした．実験結果から，先行降雨により堤体内浸潤線が上昇し，堤体の耐震性が低下することがわかった．また，地震により堤体表面に亀裂が生じた場合，その後の降雨浸透は促進され，侵食による堤体の変形が大きく現れた．
降雨浸透実験については，実際にため池堤体として用いられる土質に近い材料を用い，斜面勾配はため池設計指針を参考に1:1.8とした．締固め度は，D値で92%と85%ととし，降雨強度は，35.5mm/h，51.9mm/h，74.9mm/hと3種類の条件とした．実験結果より，終期浸透強度は，D値92%の場合，降雨強度によらず一定となるが，D値85%の場合，降雨強度の増加に従い増加した．また，D値85%の場合，降雨強度の増加に従い，地盤表面の侵食量が増加した．このことから，地盤表面の侵食量が終期浸透強度に影響を及ぼす可能性が示された．さらに，既往研究で示されている地盤表面に働く剪断力，飽和透水係数，終期浸透強度の関係を広範な地盤に適用可能な形に発展させ，終期浸透強度の予測式を提案した．
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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
令和元年度の当初計画で掲げた遠心力載荷模型実験について，計画通り実施することができた．これに加え，堤体内への降雨浸透に関して，堤体の締固め度および降雨強度を変えた複数の条件での室内降雨実験を実施し，ため池を想定した斜面に対する終期浸透強度の予測式を提案した．このことから，現在までの進捗状況としては，おおむね順調に進んでいるといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度に実施された遠心力模型実験から，地震前の先行降雨により，堤体の耐震性が低下することが明らかとなった．さらに，地震を受けて亀裂が生じた堤体では降雨浸透が促進され，侵食による変形が大きくなることが明らかとなった．遠心力模型実験は時間ならびに費用の制約から限られた条件でのみ実施されたが，定量的に評価を行うためには，さらに多くの条件での検討が必要である．特に先行降雨が耐震性に及ぼす影響については，降雨強度や降雨時間により堤体内の浸潤線の位置が変化する．そこで，本年度は，昨年度実施された遠心力模型実験を対象に動的FEM解析を行う．解析で用いるパラメータについては，昨年度度行われた土質試験の結果を基に決定する．数値解析では，降雨を再現することができないことから，降雨により変化した堤体内浸潤線を再現する．実験断面を基本ケースとし，堤体形状ならびに浸潤線高さを変えた複数の条件について検討を加える．
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