2014 Fiscal Year Annual Research Report
砕波帯における海浜地盤の動態解明への遠心力場からのアプローチ
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25820218
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| Research Institution | Independent Administrative Institution Port and Airport Research Institute |
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Principal Investigator |
高橋 英紀 独立行政法人港湾空港技術研究所, その他部局等, その他 (60371762)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 地盤工学 / 水工水理学 / 波浪 / 海浜 / 遠心模型実験 / 砕波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水理・地盤模型に遠心加速度を加えて実物スケールの海浜に相当する水圧・応力状態を再現し，砕波帯における海浜地盤での流体の動きや地盤自体の動態を調べた。特に，大型の遠心模型実験装置と耐G仕様の高画質・高速度カメラを活用したことが本研究の特徴である。初めに，造波手法の検証と遠心力場での相似則の確認を実施した。遠心力場での造波手法を検討した事例がほとんどなく，限られたスペースと電力での造波手法が課題であった。本研究では，カム機構を介した造波板とモータによる造波を行う方法を導入し，遠心地力場での造波方法を確立した。次いで，種々の遠心加速度場と寸法比での実験結果を比較するModeling of models手法によって，遠心力場における波浪の伝播特性と地盤応答特性に関する相似則の成立を確認した。さらに，一般的な砕波モデルとの比較を行い，遠心力場において砕波特性を再現できていることも確認した。なお，実験の観察には，耐G仕様の高画質・高速度カメラで撮影した画像や超小型間隙水圧計でのデータを用いた。高速度カメラでの土粒子の変位については，表層付近の漂砂の観察には成功したが，波浪による地盤内の変位量が微小であり，観察することは不可能であった。砕波帯における地盤動態を調べるために，波高や周期などの波浪条件や地盤条件などをパラメトリックに変化させて実験を実施した。遠心模型実験での模型は小型であり，パラメトリックに条件を変更する実験に適している。実験の結果，波高が大きく，周期が長く，土粒子の粒径が大きいほど，地盤内の間隙水圧が大きく変動し，波浪による水圧変動が地盤内部に伝播している特徴が整理できた。周期が長く，土粒子の粒径が大きいほど海浜の安定性が増すことが確認された。また，汀線からの位置によってその変動量に違いがあることも明らかとなった。
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