2023 Fiscal Year Annual Research Report
礫質な河川堤防の内部浸食発生・進行メカニズムとそれに起因した破壊現象の可能性評価
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21K04252
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
神谷 浩二 岐阜大学, 工学部, 教授 (50252119)
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2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / 内部浸食 / 礫質土 / 粒度 / 間隙径分布 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，礫質土を主体とした河川堤防を対象に，その間隙構造の観点から，内部浸食のメカニズムなどを究明して，内部浸食に伴う土の破壊現象の可能性の簡易的判定手法を見出すものである．先ず，従来の空気圧入法や水分法による間隙径分布の測定やX線CTスキャンの画像解析による間隙構造の定量化に基づき，粗粒土の間隙構造を分析した．CT画像解析によって，小さめ土粒子群による間隙構造に対比して，その粒子群に比較的大きめの土粒子が少数個で点在した場合では間隙部分の大きさやその分布にはほとんど差がみられず，大きめの土粒子が一定割合で増加すると間隙部分が大きくなる特徴を確認した．そして，CT画像解析による間隙径分布をフィルター理論によって修正したときのものは空気圧入法による間隙径分布に類似することなどを踏まえ，空気圧入法による間隙径分布の最頻値は流体透過を検討するのに有用であるとみられた．次に，礫質土を対象にした1次元下向き流れの長時間の透水試験を実施して，粒度特性による内部浸食の発生条件について検討した結果，均等係数が20程度よりも小さい粒度の場合に，細粒子が移動しながら透水係数が小さくなっていく経時変化を認めて，透水係数は最大で1/100程度まで小さくなることを明らかにした．そして，上記の空気圧入法の最頻値としての間隙径指標を用いたとき，その指標に対応する粒径の含有率が8%以上になるときに内部浸食の発生が顕著になることを見出した．更に，その間隙径指標を粒度の20%粒径あるいは平均粒径(面積重み)によって推定できることを示した．一方で，非定常の2次元飽和・不飽和浸透流解析に基づいて，河川水位の変動特性による堤体内での浸透挙動への影響を調べ，河川水位の高さやその継続時間によって浸潤面形成や動水勾配の経時変化が異なるなどの特徴を整理して，内部浸食との関連性について言及した．
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