2019 Fiscal Year Research-status Report
Proposal of a overflow river levee based on the internal erosion and surface erosion mechanism
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18K04353
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| Research Institution | Chubu University |
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Principal Investigator |
杉井 俊夫 中部大学, 工学部, 教授 (90196709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
余川 弘至 中部大学, 工学部, 講師 (20736087)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 間隙径分布 / 粒度分布 / 水分特性曲線 / 土質推定 / 内部浸食 / SH貫入試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2年目は、学術的「問い」で挙げた、（1）堤体および堤体基礎を構成する土の物性についてのデータ収集の軽視に対する対応、(2) 内部浸食、越流浸食に関係してくる土の間隙径分布の計測と推定法の検討を行った。
(1）SH型貫入試験により得られる貫入抵抗の深さ方向の波と考え、粒度分布による波長の特徴をスペクトル解析により見出し、サンプリングを伴わずに層境界および土質を推定する方法を提案している。SH型貫入試験は0.1㎜まで貫入量を計測でき、得られる貫入抵抗は鋸歯状の波形を呈す。細粒分を多く含むほど、軟らかい土質となるため、鋸歯状の波形の波長は長く、粗粒分を多く含むほど、硬く貫入量が小さく、波長が短くなることを得ている。また、水分には影響しないことも室内実験により検証している。さらには、地表面から累積した貫入抵抗値Nd/drop値の変動係数から、層境界においては変動係数が減少から増加する点で示されることをも得ている。これらの結果を用いて、堤体の可視化を行い、近接での堤体断面図との比較検証から可能であることを得た。
(2)間隙径分布は土粒子の移動可能性を示す一条件であることを踏まえ、検討を行ってきた。間隙くびれ径をベースに、室内および現場の水分特性曲線から得られる間隙径分布の持つ意味を明らかにし、間隙くびれ径の分布を示すことを初年度に得てきている。また、2019年度は、粒径幅が広い珪砂についても計測を実施した。その結果、粒度分布と間隙径分布の形状は類似することが得られ、締固め度が高くなるほど、間隙径は小さく、分布も均等化してくる傾向と、均等係数が大きくなると間隙径分布は類似した形状で小さくなることがわかった。1年目に提案した間隙径分布の50%間隙径ＤP50と粒度分布の50%粒径D50の比を間隙粒径比ζとそれぞれの均等係数の比をλとして、締固め度で同じ変化割合であることも明らかになった。
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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
粒子の移動可能性については、さらに保水性試験を導入し、2連式の自動多段階式加圧試験装置を改良した。これにより1度に2供試体のデータをとることが可能になった。これにより、概ねの内容が進むに至り、粒度分布と相対密度から間隙径分布を推定する方法の概要は得ることができ、予定通りの進捗状況と判断する。なお、本年度の行った実験では、均等係数が23.3の砂質土と1.3の豊浦砂のみで、複数の相対密度の違いの実験を実施した結果、その違いや特徴が明らかとなったが、間隙粒径比 ζと相対密度の関係で、間隙粒径比ζが約半分と異なったにも関わらず、相対密度の変化と同じ傾向が得られたため、他の土についても計測する必要性がでてきた。
簡易な堤体土質の推定については、層境界、土の粒径の違いによる土質の判断、断面の可視が実施された。しかし、庄内川の堤防土だけのため、さらなるデータによる検証が必要であることが考えられる。なお、実堤防においては、実験実施時期が渇水期になるために、本研究期間内には難しい。そのため、現在は、別途、SH型貫入試験と土質試験が得られたデータの使用を考えている。
越流による表面の侵食実験については昨年予定していたが、実験装置の作成が間に合わなかったため、解析と合わせて最終年度に実施する予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、先に示した土質条件の究明として、間隙径分布の推定とKenneyのフィルターの安定指標を導入していく予定である。その中で、昨年度末、新たな保水性試験装置を導入したのでさらに、多くのデータが収集できるものと考える。特に、団粒化したような間隙径分布の計測が可能で、粒子の移動可能性を評価することに役立つと考える。これにより、粒度分布と相対密度が得られれば間隙径分布が推定でき、Kenneyのフィルターの安定指標および他粒子限界流速式を利用した内部侵食に関する評価が可能になると考える。また、多粒子限界流速を用いた粒子有効力消散の過程のシミュレーションも可能と考える。
土質の推定については、実堤防の調査はコロナウイルス感染拡大に伴い、本年度の実施が遅れために渇水期の年末から年度末にわたる可能性があるため、一部変更する。これまでに埼玉県のご協力でSH型貫入試験と土質試験が行われたのり面のデータを入手することができたため、そちらをもとに解析し、土質のデータベースを作っていく。
外部侵食、すなわち越流現象については、模型実験によりのり面で生じる侵食現象の地盤工学的な仮説の検証を行うとともに、数値解析においても検討を予定している。同時に昨年破堤した千曲川堤防の事例をもとに検証を試み、未改修の堤防の碓越流対策についても講じていくことを予定している。いずれも、得られた研究成果は口頭発表を含めて査読付き論文に投稿していく予定である。
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| Causes of Carryover |
越流模型実験装置の作成が遅れたため、2020年度に作成するため。
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Research Products
(14 results)
