2020 Fiscal Year Annual Research 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 | パイピング / 間隙径分布 / 局所鉛直動水勾配 / 団粒化 / 内部浸食 / 表面侵食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
過年度までに実施してきた内部浸食や表面侵食が起こりにくい土質条件の究明を継続するとともに、水位から透水性基礎地盤の浸透破壊発生を評価するための局所鉛直動水勾配の簡易推定法の検討を実施した。
内部浸食が発生しにくい土質条件として間隙径径分布の詳細な推定と粒度分布との関係を検討した。特に団粒化による細粒分の減少は、見かけの粒径が大きくなることで土粒子流出を軽減できることがわかった。本結果は、液状化抑制や目詰まり防止等への新しい技術研究への発展が期待できるものとなった。また、表面侵食については、BB弾と珪砂6号を用いて粒子の浮きあがりと揚力の関係を調べた。圧力差による揚力が水中重量の約3倍と計算されるBB弾では粒子の浮き上がりが確認できたが、1.7倍の珪砂では確認できなかった。さらに、珪砂6号と粘土分の配合を変えたのり面の越流水よる侵食実験からは、珪砂6号が80%以上になると侵食が発生することがわかり、珪砂含有率が高いほど侵食スピードが速いことも得られた。
水平流れが卓越する場合であっても局所動水勾配の鉛直成分により、透水性基礎地盤を有する堤防のパイピング破壊のトリガーとなる粒子が浮上・流出の予測を局所鉛直動水勾配で説明できることが明らかとなっている。これらのことから、透水性の堤体基礎を有する堤防の出水時に、パイピングの危険度をリアルタイムに判断するために、定常流解析の結果から、堤体の規模や形状、透水係数から、水位に対応する局所鉛直動水勾配を容易に推定できる方法を提案した。その結果、堤体の基礎層厚に対する堤体敷幅の比、堤体と堤体基礎地盤の透水係数比の双方の補正を行うことによって、裏のり先直下の局所鉛直動水勾配を簡易に推定できる式を導くことができた。また、他の研究者らの実験および実堤防データに適用した結果、定常流解析による結果で安全側をとり、実務において適用可能であることが得られた。
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