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2010 Fiscal Year Annual Research Report

粘性係数の異なる二相流における浸透メカニズムと浸透破壊特性

Research Project

Project/Area Number 22658073
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

田中 勉  神戸大学, 大学院・農学研究科, 教授 (20144602)

Keywords異温度流体 / 粘性係数 / 二相浸透流問題 / 浸透破壊 / 選択的流れ / 一次元浸透破壊実験 / 限界動水勾配 / 初期間隙比
Research Abstract

飽和地盤に異温度流体(ここでは水)が流れ込む問題は,粘性係数の異なる2流体の浸透流すなわち二相浸透流問題として取扱われてきた。しかし,一次元地盤の浸透破壊実験から,この流れは,不飽和地盤への水の侵入現象(フィンガリング現象)と同様に,流れやすい大きな土粒子間隙への選択的流れであることがわかってきた。粘性係数の大きく異なる流体の浸透メカニズムと浸透破壊特性を明らかにするため,一次元浸透破壊実験を行い,飽和地盤への異温度流体の注入問題「冷(温)水飽和地盤中への温(冷)水の選択的水みちの流れ」について実験的に考察を行った。そして,次の結論を得た。
(1)冷水地盤への温かい浸透水の流れは,土粒子間隙内への選択的流れであり,不飽和地盤への水の侵入現象(フィンガリング現象)と同様の現象であると考えられる。
(2)冷水地盤への温水流れは透水係数が著しく小さくなることがあり,得られる透水係数に大きなばらつきが生じ,データが安定しない。
(3)浸透破壊に対する安定性,すなわち,限界水頭差H_cまたは限界動水勾配i_cは,力の釣合いによって決まる現象であるので,飽和地盤に等温度の水が均等に流れる場合のものと差はない。
結論をまとめると次のようになる。水温の低い飽和地盤に水道水(地盤に比べて温水)を流すと,温水は,地盤中の大きな間隙など流れやすい部分を選択的に流れ,あるいは冷水塊が残存しそこを避けて流れることになる。すなわち選択的な水みち中の温水流れが生じる。水温による透水係数の変化だけを考え,浸透流理論を用いて算出したよりもかなり小さな流量しか流れないことになる。したがって,このとき,透水係数も小さくなる。一方,浸透破壊特性は,初期間隙比e_0の値によって決まるので,実験途中に間隙比の大きな変化がないと,浸透水温の変化に影響を受けない。

  • Research Products

    (3 results)

All 2011 2010

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] Theory and Experimental Findings of Seepage failure of Soil under Various Flow Conditions2011

    • Author(s)
      Tsutomu TANAKA, Kazuki HASHIMOTO, Kazuya INOUE
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

      Volume: Paper No 236, CD-ROM

  • [Journal Article] 浸透流及び浸透破壊現象における水温の影響2011

    • Author(s)
      田中勉
    • Journal Title

      神戸大学都市安全研究センター研究報告

      Volume: 第15号 Pages: 265-275

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 三次元地盤に関する浸透破壌実験と解析2010

    • Author(s)
      田中勉・橋本和樹・芝優大・井上一哉
    • Organizer
      第45回地盤工学研究発表会発表講演集
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛権)
    • Year and Date
      2010-08-19

URL: 

Published: 2012-07-19  

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