2013 Fiscal Year Research-status Report
河川堤防の豪雨時における間隙空気の噴発発生メカニズム
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25420500
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
神谷 浩二 岐阜大学, 工学部, 准教授 (50252119)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森口 周二 東北大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (20447527)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 間隙空気 / 透気係数 / 透水係数 / 不飽和土 |
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| Research Abstract |
本研究は，豪雨時に河川堤防内部の封入間隙空気が地表面から噴出する事例を背景に，噴発現象の発生機構を明らかにするとともに，噴発に伴う堤防の弱体化への影響を究明するものである．
初年度(H25年度)は，不飽和な模型地盤に降雨や河川水による浸水を想定した室内実験を行い，浸水時の地盤内部の飽和度，間隙水圧，間隙空気圧の経時変化を測定することによって，間隙水と間隙空気の挙動を調べた．特に，土の種類，降雨量と河川水位上昇速度の浸水条件による間隙空気圧や噴発現象の発生との関係を分析した．その結果，(1)透水係数が10の-5乗(m/s)のオーダーをもつ土試料について，降雨量が80mm/hrを超えるときに地盤内部で顕著な間隙空気圧が発生することが認められた．河川水位上昇速度が高いときほど，発生空気圧はより大きくなる傾向にあった．(2)降雨量を増加させたときほど地表付近の飽和度はより高くなり，透気性(間隙空気の排出のし易さ)が低下した状態が維持された．それが浸水に伴う間隙空気の排出を阻害するため，間隙空気が圧縮を受け圧力が高まる原因であることが考えられた．(3)間隙空気圧の発生によって，浸水による飽和度や間隙水圧の増加に時間的遅れがあり，間隙水移動が抑制されているとみられた．(4)間隙空気圧の増大に伴って，地表面から間隙空気が泡状に噴出するとともに，内部で亀裂が発達する特徴的な破壊形態が観察された．このように，浸水時の噴発現象が懸念される条件等が明らかになった．
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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
初年度は，浸水時の間隙空気の挙動と透水性への影響の分析，間隙空気による噴発現象の発生条件とその機構の解明に焦点を充て，前述のようにこれらの成果はおおよそ得られていて，研究は順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目(H26年度)は，前年度に引き続き，浸水実験等を継続して行い，噴発現象の発生条件とその機構の究明を行う．その一方で，浸水試験で得られる間隙水と間隙空気の挙動に対して，間隙水と間隙空気の連成による浸透流解析手法によって再現計算を行い，浸水に伴う空気圧発生や噴発現象発生の条件・機構を数値解析に基づき理論的に検証する．なお，最終年の3年目(H27年度)は，噴発現象による堤防の弱体化(特に，浸透に対する安全性低下)への影響関係を検討する予定である．
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