遠心力場降雨実験による豪雨時の斜面表層崩壊メカニズムの解明と安定性評価

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21K14243
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 小野 耕平 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (30804166)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 降雨浸透 / 不飽和透水係数 / 水分特性曲線 / 遠心模型実験

Outline of Annual Research Achievements

令和4年度は，前年度に引き続き遠心力場で雨水の鉛直浸透実験を実施し，浸透流解析結果と合わせてMualem-van Genuchtenモデルを用いた浸透現象の評価を試みた。
降雨強度は5, 20, 60 mm/hの3種類を設定した。遠心力場で任意の強度の降雨を再現するにあたり，スプレーノズルに供給する圧力およびコリオリ力に対するスプレーノズルの噴射角の調整実験を行った。東北硅砂8号を締め固めて作製した水平地盤に一定時間の散水を与え，間隙水圧計と土壌水分計による水分量の計測，高速度カメラ，GoProによる撮影を行った。降雨強度，初期含水比，遠心加速度，散水する雨水の粘性をパラメータとする実験を行った。
得られた主な成果は以下の通りである。①雨水が鉛直下方に浸透する過程において，体積含水率および間隙水圧が一時的に一定となる疑似飽和状態が確認された。②降雨強度が一定の場合，雨水の浸透速度は概ね一定であり，疑似飽和状態の不飽和透水係数は降雨強度に概ね等しいことがわかった。③Mualem-VGモデルで求めた体積含水率と比透水係数の理論的な関係式に対して，実験結果はよく一致した。すなわち，疑似飽和時の体積含水率は，土の水分特性曲線と飽和透水係数，降雨強度から推定可能であることが実験的に示された。また，浸透流解析においても同様の傾向が確認された。一方，粘性係数が高い場合，雨水がすべて浸透せずに湛水が生じ，含水率が理論値よりも小さくなる場合があった。