| 研究課題/領域番号 |
23K26357
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01663 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分25030:防災工学関連
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
川尻 峻三 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (80621680)
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| 研究分担者 |
川口 貴之 北見工業大学, 工学部, 教授 (20310964)
前田 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50271648)
廣岡 明彦 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (70238400)
重枝 未玲 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (70380730)
陳 沛山 九州工業大学, 大学院工学研究院, 教授 (90438432)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2025年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2024年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | 河川堤防 / 越水 / 性能 / 定量化 / 数値シミュレーション / 浸食 / 堤体土質 / 遠心模型実験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
近年の豪雨災害では河川堤防から河川水が越水し，最終的には決壊に至り，人命や財産が失われる被害が毎年のように全国各地で発生している．河川管理上，堤防からの越水は想定外であるため，現在の河川堤防には越水に対する工学的な性能は付与されておらず，越水に対する河川堤防の基本的な性能すら不明なゆえ，効果的な対策は進んでいない．
本研究課題では，体系的な河川堤防への越水実験とそのシミュレーション解析手法の開発を基軸に，河川堤防の土質に着目した越水時の侵食・決壊メカニズムの解明を行い，決壊時に発生する氾濫流に基づく越水時の工学的な設計手法を明示する．
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| 研究実績の概要 |
洪水規模の拡大によって計画高水位を超過した越水による堤防決壊が毎年のように発生し，近年では越水に対して粘り強さを発揮できる堤防強化工法の検討が進んでいる．効果的な堤防強化工法の立案のためには，堤体土質が浸食プロセスに及ぼす影響等の不明な点を明らかにする必要がある．本年度は，粒度特性を変化させた堤体材料を用いて模型堤防を作製し，縮尺模型に任意の重力加速度を載荷することで実地盤の応力状態を再現できる遠心載荷実験中に越水実験を行った．その結果，越水時の堤体浸食速度は無次元限界掃流力と見かけの粘着力と関連していることがわかった．このことから越水に対する土堤の粘り強さの評価には，従来の水理学的パラメータに加えて，地盤工学的なパラメータの勘案が有用であることを見出した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は体系的な遠心模型実験を行い，堤体の浸食プロセスと進行速度は堤体材料の土質特性によって変化することを明らかにした．具体的にはシルト質土の混合量が多くなるほど堤体の浸食の進行速度は遅くなり，河川水の流出時間が遅延した．堤体土質に応じた堤体の浸食速度は，無次元限界掃流力および見かけの粘着力の増減と相関していた．つまり，水中安息角よりも小さい勾配で形成される浸食面については無次元限界掃流力を用いた水理モデルの適用が可能であり，シルト質土が多くなった際に形成される急勾配で高さを有する浸食面の形成と消失は見かけの粘着力が影響していることが判明した．これらの結果は，今後の作成する数値シミュレーションモデルのベンチマークデータとなる．以上の理由から「おおむね順調に進展している」と判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
一連の実験から，越水時の堤体浸食の支配要因となる地盤工学的なパラメータを明らかにすることができた．次年度以降は，これらの結果をもとに既存の数値シミュレーションモデルを改良し，実験結果を再現可能な解析モデルの構築を目指す．また，実大模型堤防の越水実験の準備を進める．
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