2022 Fiscal Year Research-status Report
浸透履歴を考慮した盛土構造物の劣化進行と巨視的応答に関する理論体系の構築
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21K14244
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
中島 晃司 近畿大学, 理工学部, 講師 (30846051)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / 内部侵食 / インデックスマッチング / PIV / 模型実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、台風や集中豪雨の影響による河川堤防の決壊が日本各地で頻発している。降雨や地下水の浸透を長年受け続けることで地盤内部の土粒子が流出する現象は内部侵食と呼ばれ、堤体などの地盤構造物の弱部形成につながる恐れがある。しかしながら、内部侵食の進行状態を把握することは困難であるため、堤体の経年変化のメカニズムや力学的安定性におよぼす影響については不明瞭な点が多い。本研究では，浸透履歴に着目した堤体の劣化進行を評価し，安全性低下に関する理論体系の構築を目的としている．
今年度は，前年度に引続き，要素供試体および河川盛土模型に対して通水実験を実施した．
要素実験では，屈折率整合法により作製した透明粒状体材料を用いて，内部侵食の可視化におけるトレーサー粒子の選定を行った．細粒分と見立てた透明粒状体材料を蛍光試薬の水溶液に浸し，蛍光トレーサー粒子を作製した．供試体に対しYAGレーザーを照射しながら通水実験を行い，実験時に撮影した写真に対してPIV解析を行った．動水勾配が高くなるにつれて細粒分の移動範囲が大きくなる様子が見受けられ，内部侵食挙動を定量的に評価できることを確認した．
模型実験では，河川増水と降雨を同時に再現できる模型土槽を新たに作製した．通水実験後に試料のサンプリングを行い，定水位透水試験と粒度試験を実施した．①河川増水②降雨③河川増水と降雨の3つのケースで実験を行った．河川と降雨のいずれの浸透おいても，堤体内の土は不均一化することが確認されたが，河川の浸透による影響が大きかった．また，浸潤面の変化が大きい箇所ほど，実験前後で粒度分布が大きく変化し，内部侵食が顕著であることが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
今年度は前年度の成果を踏まえ，実験方法の改善と内部侵食の定量的評価に関して，精度の向上を試みた．
要素実験では，PIV解析の精度を高めるために新たなトレーサー粒子の選定を行った．PIV解析の精度は向上したが，浸透条件を突き詰めることができておらず，内部侵食挙動との関係について，体系的に整理できていないので次年度の課題として残されている．模型実験では，新たな実験装置を制作し，種々の浸透条件のもとで実験を実施することができた．しかし，堤体内の内部侵食について空間的な分布を把握するまでには至っておらず，次年度の課題として残されている．以上の理由により，「やや遅れている」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
浸透条件と内部侵食挙動の関係を明らかにし，堤体の経年変化のメカニズムについて体系的にまとめ，解析手法の検討につなげていく．有限要素解析モデルを作製して模型実験の再現解析を行い，実験結果との比較から解析モデルの妥当性を評価する．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染状況を鑑み，国際会議をオンラインで参加した．そのため使用予定だった旅費の分，次年度使用額が生じた．次年度参加予定の国際会議の旅費に充てる予定である．
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Research Products
(2 results)
