2013 Fiscal Year Annual Research Report
地震によるメカニカル継手埋設管の抜出被害分析結果に基づいたパイプラインの防災対策
| Project/Area Number |
25282118
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
北野 哲司 名古屋大学, 減災連携研究センター, 寄附研究部門教授 (90644849)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮腰 淳一 名古屋大学, 減災連携研究センター, 寄附研究部門准教授 (00393570)
野中 俊宏 名古屋大学, 減災連携研究センター, 寄附研究部門助教 (40644852)
片桐 信 摂南大学, 理工学部, 教授 (10554412)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | ライフライン / 防災減災 / 継手 / 液状化地盤 / DEM |
|---|
| Research Abstract |
水道事業は、ネットワーク化された管路網を介して各家庭に水を供給している。このネットワークを構成する水道管には、メカニカル継手埋設管が使用されている。この継手は、地震時に順応する大きな伸縮性と可とう性を備えた継手であるが、既往地震においてメカニカル継手埋設管に被害が発生している。本研究の目的は、供給ネットワーク全体に波及するメカニカル継手埋設管の継手抜出し被害の発生メカニズムを解明することである。
（１）パイプライン工学的課題：東北地方太平洋沖地震・兵庫県南部地震おける継手抜出し被害発生地点について現地調査・図面調査及び写真調査を行い、継手抜出し被害の地形学的地域特性等を整理した。結果、激しい液状化や急傾斜地での滑動が継手抜出し被害の要因となっていることが確認された。
（２）ライフライン地理学的課題：液状化発生危険箇所を特定することは設備対策上重要である。そこで、既往地震で液状化が発生した微地形分類「旧河道」に着目し、レーザー航空測量から得られた5ｍメッシュ標高値を用いて旧河道位置の把握を行った。次に、急傾斜地内埋設管を把握するため、前述の標高値からアナグリフ画像を作成し、管路網と重ね合わせ、急傾斜地内埋設管の位置を特定した。本項記載の成果は、既に濃尾平野に適用している。
（３）地中埋設管－地盤連成解析課題：送水管網内に存在するスラストブロックが地震動により変動すると、水道管の被害に繋がる。そこで、スラストブロックの地震時挙動を連続体破壊解析（ＦＥＭ－ＤＥＭ結合解析法）を用いて把握する。平成25年度は試計算を行い解析的な課題を抽出した。今後、解析モデル・条件を変更し解析を進める。また、上記の通り、継手抜出し被害には液状化が関与している。そこで、地中構造物の材料非線形性を考慮できる地盤応答解析手法を開発した。今後、継手抜出し被害対策として安価で施工性の高い工法を解析的に検討する。
以上
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の計画以上に進展している。
特に、（２）ライフライン地理学的課題については終了した。
既往地震の被害事例の分析から、メカニカル継手埋設管の抜出し被害が発生する地盤条件（激しく液状化した地盤、急傾斜地において表層土の滑動が発生した地盤）を特定した。次に、レーザー航空測量から得られる5ｍメッシュ標高値をＧＩＳで展開することによって、液状化発生確率が高い微地形の位置を直接・正確に把握できることを確認し、その成果を濃尾平野に適用した。また、埋設管が設置されている急傾斜地の位置特定についても、5ｍメッシュ標高値からアナグリフ画像（立体視地形画像）を作成し、その上に管路網を重ね合わせることにより、急傾斜地に埋設されている管路の位置特定を可能とした。この成果についても濃尾平野に適用した。
これらの成果の外部への公開として、平成25年度に国内会議に1件、国際会議に1件発表している。加えて、平成26年度にも国内会議で発表すべき投稿準備中である。
上記以外の研究課題である（１）パイプライン工学からのアプローチ及び（３）地中埋設管－地盤連成解析からのアプローチも計画通り進捗している。（１）パイプライン工学からのアプローチは平成26年度で終了する予定である。また、（３）地中埋設管－地盤連成解析課題は、平成27年度には完了する計画で鋭意取り組んでいる。
以上
|
| Strategy for Future Research Activity |
（１）地中スラストブロックの動的挙動解析とメカニカル継手埋設管への影響評価
前年度（平成25年度）に引き続き、連続体破壊解析手法であるＦＥＭ－ＤＥＭ結合解析法を用いて、解析モデルの境界条件、地盤特性の設定、入力地震波形特性を変え、スラストブロック間に連結されるメカニカル継手埋設管への影響を評価し、継手抜出し被害（漏水被害）の発生メカニズムの解明を推進する。
（２）ソリッド－シェルパイプライン解析を用いた地盤ばね特性の詳細検討
現在、埋設管の耐震性評価解析や構造解析を行う場合、埋設管を『シェル要素』で、埋設管の周辺に存在する地盤を『地盤ばね』でモデル化している。本モデル化においては、これまでに知見が得られていないため、各シェル要素に“同一”の地盤ばね特性を持ったバネ要素を取り付けている。前年度に実施したソリッド-シェルパイプライン解析結果から、埋設管の周方向に取り付ける管軸直角方向地盤ばねの特性が周方向で異なることが確認された。そこで、今年度は具体的に管軸直角方向地盤ばね強度の設定方法について検討を加える。
（３）メカニカル継手埋設管の継手被害対策工法の開発
前年度（平成25年度）の研究成果を踏まえ、液状化地盤内に存在するメカニカル継手埋設管に対して検討を進める。具体的には、メカニカル継手埋設管の継手抜出し被害対策として安価で施工性の高い工法を解析的に検討し導入効果の検証を行う。前年度開発した地盤－地中構造物の材料非線形性を考慮した地盤応答数値解析プログラムを用いて、平坦地・盛土堤防等に埋設されている無対策のメカニカル継手埋設管への影響評価解析を実施する。一方で、対策工法としてメカニカル継手埋設管と並行にドレーン材を設置することを考える。ドレーン材の材料仕様や配置等の設置方法について、パラメタリックケーススタディーを行い、効果的な対策工法を検討する。以上
|
| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度計画では、本研究に関連が深いヨーロッパ諸国の研究者が集う国際会議「Pipeline Technology 2013」に参加する予定であった。しかし、ヨーロッパ諸国では、イタリアを除くと地震国は殆ど無く、pipelineの耐震設計や地震対策の発表が少ないと考え参加を取りやめた。
また、平成26年度には、3年に1回開催されるInternational Gas Union Research Conference 2014やPipeline耐震設計・地震対策の先進国米国で開催される米国土木学会主催のPipelines Conference 2014などに参加した方が有益な最新情報の取得及び意見交換を行うことが可能と判断し、科研費旅費等を次年度に繰り越した。
上記の通り、平成26年9月に開催されるInternational Gas Union Research Conference 2014には、本研究成果を発表するため既にアブストラクトを投稿しており、5月下旬には発表採択が確定する。不採択となった場合には、平成26年8月に開催されるPipelines Conference 2014 ( American Society of Civil Engineers)などに参加する計画で準備を進めている。
|
Research Products
(3 results)
