2018 Fiscal Year Research-status Report

強震時の材料非線形化によるフィルダム堤体損傷機構の解明

Research Project

Project/Area Number	18K05892
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	林田洋一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, 上級研究員 (50414454)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	増川晋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, 研究領域長 (00414459) 向後雄二東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30414452) 田頭秀和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, ユニット長 (40414221)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords	農業用ダム / 地震時挙動 / 振動模型実験 / ひずみ依存性
Outline of Annual Research Achievements	不飽和土からなるダム堤体模型を対象に異なる周波数を有するサイン波を入力波とした遠心場での加振実験を実施した。設定したサイン波の周波数は、プロトタイプ換算で4 Hzおよび10 Hzである。加振にあたっては、振幅をプロトタイプ換算で1～10 m/s2へと段階的に増加させ、各振幅での堤体の応答特性および変形特性を比較検証した。その結果、両周波数において振幅の増加により堤体の応答特性が変化し、入力波の振幅が大きくなると堤体での応答加速度が入力波の振幅を下回り、応答倍率が1以下となる事象が確認された。このことから、課題設定時に想定した「せん断剛性および履歴減衰率のひずみ依存性」に起因する堤体振動特性の変化が、物理模型実験により表現されることが明らかとなった。また、堤体の変形挙動に着目すると入力波の周波数が4 Hzの場合には、10 Hzの場合に比べ変形が顕著に生じ、堤体法面における浅いすべりの発生が確認された。一方、10 Hzでは堤体の変形は少なく、堤頂部が僅かに沈下する程度であった。堤体の応答特性、特に加速度増幅率に着目すると、4Hzの場合に比べ、10Hzでの値が顕著に大きくなることが確認された。このことから、堤体の応答および変形特性は入力波の周波数特性に大きく依存するものと考えられる。なお、堤体応答特性と堤体変形特性の間に必ずしも相関がなく、加速度応答の増大が堤体変形に直結しないという結果は、現行の設計体系の課題を明らかにする有益な知見だと考える。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 本研究課題の目的は、①観測地震波による挙動分析、②振動模型実験による挙動メカニズムの解明、③数値実験による再現性の検証を一体的に実施することで、従来設計で考慮されていない堤体損傷モードの発生メカニズムおよびその堤体の健全性への影響を解明することである。 ①については、発表されている既往のダムでの地震波形を収集し、その分析に着手した。②については、遠心場での加振実験を実施し、想定した堤体材料の非線形化（「せん断剛性および履歴減衰率のひずみ依存性」）に起因する振動特性の変化が、物理模型実験により表現されることを明らかにした。また、堤体の応答特性のみならず、変形特性が入力波の周波数特性に大きく依存することを示唆する実験結果を得ることができた。③については、堤体材料のせん断剛性および履歴減衰率のひずみ依存性が異なる複数の条件を設定した等価線形化法および非線形逐次応答解析による数値解析を実施し、その結果の比較分析に着手した。研究は概ね計画どおりに進捗している。
Strategy for Future Research Activity	研究は概ね計画どおりに進捗しており、当初の計画通り研究を推進する予定である。なお、振動模型実験の結果から、堤体の応答および変形特性が入力波の周波数特性に大きく依存することが推定されたため、入力波の周波数特性の影響を数値解析による数値実験により検証することとする。また、観測地震波の分析に当たっても、入力波の周波数特性による堤体の地震時挙動への影響について検討を実施する。実施可能な模型実験のケース数は制限されるため、数値実験による結果を踏まえ、設定する入力波（サイン波ではなく非定常波）の検討を行い、実験条件を設定する。
Causes of Carryover	期跨ぎとなるその他経費として、今年度￥207,360を契約（次年度計上）。また、実験時の重量物の搬送等のため計上した外注費において、積算時と比べ若干の差額(\640)が生じたため。差額については、本年度発注予定の実験補助業務（外注）の中に組み入れ使用する予定である。以上、\208,000について、次年度の使用を予定。