2012 Fiscal Year Research-status Report
大地震時における軟弱粘性土地盤上の河川堤防の変形ー破壊メカニズムとその強化法
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24560605
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
岡 二三生 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10111923)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肥後 陽介 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10444449)
木元 小百合 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70362457)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / 液状化 / 地震 |
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| Research Abstract |
東日本大震災や釧路沖地震によって被災した河川堤防の変形や破壊のデータを収集、整理した。 東日本大震災では、東北から関東にかけて、2115か所で堤防の被害が発生した。関東地方での被害は砂基礎地盤の液状化が主な原因であり、東北仙台平野では、軟弱な粘性土基礎地盤上の堤防が大きな被害をうけたことを明らかにした。
データを基に、被害のパターンを明らかにするとともに、原因を考察した。その結果、堤防内部の高い地下水位や堤体基礎の軟弱圧密沈下による堤体の沈下による液状化が大きな影響を与えていることが明らかになった、
一方、有効応力にもとづく液状化解析法を用いて動的解析を行った結果、以下のことが明らかとなった。この動的解析では解析では、砂は弾塑性モデル、粘土は粘弾塑性モデルを用いた。基礎地盤が粘土の場合、東北地方太平洋沖地震の継続時間の長い地震では、下部地盤が軟弱な粘土である場合沈下量や変形が大きくなること、兵庫県南部地震のような大きな加速度であるが継続時間の比較的短いものでは基礎地盤上部の液状化による影響が大きいことが明らかになった。
一方、河川堤防の砂質材料の繰り返し変形特性を明らかにするため、飽和と不飽和土にに対して繰り返し3軸試験を実施した。特に体積変化については、写真による画像イメージ解析を新たに行い体積変化の精度の良い計測を行った。用いた砂質材料は細粒分を含むもので、淀川水系の木津川堤防から採取したものであり、実際の堤防の材料の特性を明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
東日本大震災の河川堤防の被害では、報告書類の整理のも出なく、現場調査と復旧工事の調査を行い、被害堤防の実態を明らかにすることができた。
さらに、典型的ないくつかの堤防基礎地盤構成に対して動的な数値解析を実施し、これまでも指摘されてきた堤防内水位の高さの影響などを数値的に明らかにすることができた。さらに、マグニチュード9.0という大地震で継続時間が長い影響も定性的に明らかにすることができた。
一方、繰り返し変形特性では、体積変化の計測のもなおしなども行い、今後有望な計測法として写真画像解析を検討することができ、その有効性を示すことができた。
以上のように、初期の計画に基づき順調に研究を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の河川堤防の被害調査については、その詳細をさらに検討する。数値解析にすいては、初年度の解析は微小ひずみ解析であったが、変形が数１０％と大きいこともあり、大変形解析を行って、沈下や変形のその定量的な傾向を詳細に研究する。さらに、堤防ー基礎地盤系の解析であるが、堤防事態のの変形破壊モードを詳細に検討する。すなわち、従来慣用で行われてきたすべりモードだけでなく、破壊面が堤防内部向かう場合の検討などである。また、不飽和砂地盤や軟弱粘性土地盤の室内試験を行い、構成式の定式化やパラメータについて考察を進めるとともに室内3軸試験やねじりなどを行い、継続時間や波形の影響を実験的に明確にする。
さらに 有効な対策方法を検討し、堤防ー基礎地盤の改良、強化法を研究する。また、入力地震動として、現在想定されているM9.0-9.1という南海トラフ巨大地震の想定地震動を用いる予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
長時間にわたる動的液状化解析シミュレーションを実施する. また、実験で得た不飽和材料の空気ー水ー土の３相動的連成解析ための計算機、繰り返し不飽和材料の実験を行うための消耗品、研究補助や研究結果の整理のための謝金の一部、研究結果を発表するための費用、発表と討議を行うための学会参加旅費などが必要である。
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