近岸帯における波浪,海岸構造物と海底地盤の相互作用に関する研究

1991 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 02044149
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 舞鶴工業高等専門学校
• 研究代表者: 前野 賀彦 舞鶴工業高等専門学校, 助教授 (90110139)
• 研究分担者: FODA M.A. カリフォルニア大学, 工学部(米国), 教授 ; KOBAYASHI N. デラウェア大学, 工学部(米国), 教授 ; 浅野 敏之 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (40111918) ; 間瀬 肇 京都大学, 工学部, 助手 (30127138) ; 酒井 哲郎 京都大学, 工学部, 助教授 (30026182) ; KOBAYASHI Nobuhisa College of Eng., University of Delaware ; FODA Mostafa Amin College of Eng., Unversity of California
• 研究期間 (年度): 1990 – 1991
• キーワード: 近岸帯 / 海岸構造物 / 砕波 / 間隙水圧 / 有効応力 / 液状化 / 海底地盤 / 相互作用

研究概要

1.前野は、波浪により海底地盤内に発生する間隙水圧の発達特性と海底地盤表層の液状化特性を明らかにするために、造波水槽を用いた実験および現地観測を行った。海底地盤の液状化は底質の移動や海岸構造物の沈下に影響を及ぼすと考えられることから、(1)標砂形態との関連や(2)構造物の沈下特性を検討した。間隙水圧の発達特性が、漂砂形態の分類に用いられる無次元パラメ-タ、レイノルズ数・シ-ルズ数・水粒子軌道直径粒径比と関連しており、砂漣が発生すると間隙圧の発達の割合が減少することを既に示している。今回、新たにこれらの無次元パラメ-タと砂層内の間好水圧変動および有効応力変動とを比較することにより、砂漣の消滅限界もしくはシ-トフロ-の発生限界を求めることが可能であることを示した。これは、砂層表層付近の有効応力が減少し砂が流動化すると砂が波の運動により移動し易くなることを示している。また、海岸構造物の沈下特性を明らかにするために、造波水槽を用いた実験を行ったが、底質に原型と同じ砂を用いており起波できる波の波高にも制限があることから、沈下を確認することはできなかった。そこで、波浪を受ける海底地盤内の応力場を明らかにするため、遠心載荷模型装置を用いた実験を行った。それによれば、長周期波の砂層内における圧力伝播特性は優れており位相遅れも発生しなかった。また、比較的周期の短い水平および鉛直圧力変動が砂層表面に作用した場合には砂層中に残留間隙水圧が発生することが確認された。このことは、波浪の作用により砕波帯内などの波浪による圧力変動の激しい位地では消波ブロックなどが沈下する可能性があることを示している。また、緩傾斜護岸ブロック裏込め砂の吸い出しについて、波浪による砂層の流動化に基づいて実験を行い考察した。それによれば、波の通過後に有効応力が減少して砂が吸い出されることが明かとなった。
2.前野とFodaは、従来の地震による液状化とは異なり鉛直圧力変動により砂層表層が液状化するとの考えに立って、上下方向に振動する振動台を用いて液状化を再現し理論モデルを提案した。
3.酒井と間瀬は消波ブロックが設置される砕波帯では、漂砂運動が顕著である。このような砕波帯では波浪による海底摩擦が無視できないが、これまでの波浪による海底地盤応答の扱いでは、波浪による海底摩擦は考慮されていない。そこで、Mei&Fodaの境界領域近似を用いて、波浪による波圧と摩擦が同時に海底面に働く場合の海底地盤応答の近似解を導き摩擦の効果を検討した。さらに、酒井は、砕波帯内の圧力場と流れ場を理論的に明らかにすると共に、砕波帯内の海底地盤の安定性について検討した。その結果波が通過した直後地盤表面が液状化し砂が移動することが予測された。
4.間瀬、酒井と前野は、Biotの圧密方程式に基づいて、混成堤のケ-ソンに作用する揚圧力および防波提周辺の海底地盤内の変動間隙水圧分布を解析し以下の結論を得た。(1)揚圧力分布に及ぼす捨て石マウンドの剛性および波の周期の影響は、マウンドの透水係数が大きい場合にはほとんど見られず、透水係数が小さい場合に若干見られる。(2)揚圧力分布に及ぼすケ-ソンのロッキングの影響は、捨て石マウンドの透水係数が大きい場合にはほとんど見られないが、透水係数が小さい場合にはその影響が現れる。(3)揚圧力に関しては、捨て石マウンドの透水性の影響が重要である。(4)ケ-ソンのロッキングは、防波堤周辺地盤内の動水勾配を大きくし、マウンド法先付近の海底地盤においては液状化発生の可能性がある。
5.間瀬とKobayashiは、Kobayshiの不透水性の潜堤および斜面上の波の変形に関するモデルを透水性のものに拡張した。さらに、間瀬は、Kobayashiと海底面における波圧変動と水平圧力勾配変動を測定した。それは、砕波帯内に侵入した波浪の変形解析を行うための境界条件を明らかにするものである。
6.浅野は、Kobayashiと固液混相流に対する鉛直方向運動方程式から、間隙水圧と分散圧力の関係を理論的に導いた。さらに、前野と振動流水槽内に球形プラスチック粒子を敷設してシ-トフロ-状態を形成し、底面の間隙水圧、粒子圧および主流部での水圧の同時測定を行って、底質移動による間隙水圧変化の実験的検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Maeno: "Stabilities of Gentle Slope Seawall with Armour Unit" Coastlines of Japan. 108-122 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Maeno: "Scouring of Back Fill Sands under Armoured Gentle Slope Seawall" Proc.of Int.Conf.on Geotechnical Engng.for Coastal Development,GEOーCOAST '91. 1. 603-608 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Maeno: "Centrifuge Simulation of Settlement of Armour Block" Proc.of Int.Conf.on Geotechnical Engng.for Coastal Development,GEOーCOAST '91. 1. 597-602 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.A.Foda: "Resonant Soil Liquefaction by Water Wave" Proc.of Int.Conf.on Geotechnical Engng.for Coastal Development,GEOーCOAST '91. 1. 549-554 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Asano: "A Model on Oscillatory Flows over Plane Movable Beds" Proc.of Int.Conf.on Multiphase Flows. 109-112 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Mase: "Transformation of Random Breaking Waves and its Empirical and Numerical Model Considering Surf Beat" Proc.of Int Conf.on Coastal Sediment,Coastal Sediment '91. 688-702 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] D.T.Cox: "Effects of Fluid Accelerations on Sediment Transport in Surf Zone" Proc.of Int.Conf.on Coastal Sediment,Coastal Sediment '91. 447-461 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 間瀬 肇: "海底面における波圧変動および水平波圧勾配変動に関する実験研究" 海洋開発論文集. 7. 289-294 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 前野 賀彦: "土壌分析による海底軟弱底質の特性評価について" 海洋開発論文集. 7. 319-324 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 前野 賀彦: "遠心載荷装置による波浪をうける海底地盤内応力場の再現" 海岸工学論文集. 37. 754-758 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 浅野 敏文: "振動流下のシ-トフロ-状固液混相流内に発生する分散圧力の特性" 海岸工学論文集. 37. 249-253 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 酒井 哲郎: "波浪による砕波帯海底面近くの地盤の挙動" 海岸工学論文集. 37. 733-737 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 浅野 敏之: "シ-トフロ-状漂砂が生起するときの底質粒子群の運動特性" 海岸工学論文集. 37. 244-248 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Asano: "TwoーPhase Flow Model on Oscillatory SheetーFlow" Proc.of 22nd Int.Cont.on Coastal Engng.2372-2384 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 高谷 富也: "定常風を受ける係留船舶の振れ回りによるアンカ-周辺地盤の応答" 海岸工学論文集. 38. 736-740 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 浅野 敏之: "揺動する海藻群落上を伝播する波の特性" 海岸工学論文集. 38. 26-30 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 酒井 哲郎: "波浪による海底地盤内間隙水圧変動の現地観測" 海岸工学論文集. 38. 816-820 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 間瀬 肇: "混成堤基礎地盤の波浪応答に関する研究" 海岸工学論文集. 38. 821-825 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Sakai: "Waveーinduced Transient Porewater Pressure and Seabed Instability in Surf Zone" Proc.of Int.Conf.on Geotechnical Engng.for Coastal Development,GEOーCOAST '91. 1. 627-632 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Kobayashi: "Prediction of Wave Attenuation by Vegetation and Seaweed" Research Report of Center for Applied Coastal Research,Univ.of Delaware. 1-55 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] N.Kobayashi: "Wave Atlenuation by Vegetation" Journal of Waterway,Port,Coastal and Ocean Engineering,ASCE. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 浅野 敏之: "シ-トフロ-状態の漂砂を含む振動流流れの数値解析" 土木学会論文集,第417号. IIー13. 109-118 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Sakai: "WaveーInduced Effective Stress in Seabed and Its Momentary Liguefaction" Journal of Waterway,Port,Coastal and Ocean Engineering,ASCE. 118. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Maeno: "Discussion to Mechanism of WaveーInduced Liguefaction and Densification in Seabed" Soils and Foundations,JSSMFE. 32. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Maeno, Yoshihiko: "Stabilities of Gentle Slope Seawall with Armour Unit" Coastlines of Japan. 108-122 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Maeno, Yoshihiko: "Scouring of back fill sands under armoured gentle slope seawall" Proc. of Int. Conf. on Geotechnical Engng. for Coastal Development. 1. 603-608 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Maeno, Yoshihiko: "Centrifuge simulation of settlement of armour block" Proc. of Int. Conf. on Geotechnical Engng. for Coastal Development. 1. 597-602 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Foda, Mostafa Amin: "Resonant soil liquefaction by water wave" Proc. of Int. Conf. on Geotechnical Engng. for Coastal Development. 1. 549-554 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Asano, Toshiyuki: "A model on oscillatory flows over plane movable beds" Proc. of Int. Conf. on Multiphase Flows. 109-112 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mase, Hajime: "Transformation of random breaking waves and its empirical and Numerical model considering surf beat" Proc. of Int. Conf. on Coastal Sediment, Coastal Sediment '91. 688-702 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Cox, Daniel T.: "Effects of fluid accelerations on sediment transport in surf zone" Proc. of Int. Conf. on Coastal Sediment, Coastal Sediment '91. 447-461 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mase, Hajime: "Random wave pressures and their horizontal gradients at mudline" Proc. of Civil Engineering in the oceans. 7. 289-294 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Maeno, Yoshihiko: "Characterization of marine soft mud by physical and chemical analysis" Proc. of Givil Engineering in the Oceans. 7. 319-324 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Maeno, Yoshihiko: "Centrifuge simulation of wave-induced stress field in seabed" Proc. of Coastal Engineering. 37. 754-758 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Asano, Toshiyuki: "Dispersive pressure generated in oscillatory sheet flows" Proc. of Coastal Engineering. 37. 249-253 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sakai, Tetsuo: "Behaviour of surf zone seabed near mudline under waves" Proc. of Coastal Engineering. 37. 733-737 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Asano, Toshiyuki: "Sediment particle motion under aoscillatory sheet flow" Proc. of Coastal Engineering. 37. 244-248 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Asano, Toshiyuki: "Two-phase flow model on oscillatory sheet-flow" Proc. of 22nd INT. Conf. on Coastal Engineering. 2372-2384 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takatani, Tomiya: "Response of seabed around anchor to motions of amoored ship in steady wind" Proc. of Coastal Engineering. 38. 736-740 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Asano, Toshiyuki: "Wave characteristics propagating over a seaweed growing field" Proc. of Coastal Engineering. 38. 26-30 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sakai, Tetsuo: "Field observation of wave-induced porewater pressure in seabed" Proc. of Coastal Engineering. 38. 816-820 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mase, Hajime: "Response of seabed around caisson-type breakwater to ocean waves" Proc. of Coastal Engineering. 38. 821-825 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sakai, Tetsuo: "Wave-induced transient porewater pressure and seabed instability in Surf zone" Proc. of Int. Conf. on Geotechnical Engng. for Coastal Development. 1. 627-632 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kobayashi, Nobuhisa: "Prediction of wave attenuation by vegetation and seaweed" Research Report of Center for Applied Coastal Research, Univ. of Delaware. 1-55 (1991)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Kobayashi, Nobuhisa: "Wave Attenuation by vegetation" Journal of waterway, Port, Coastal and Ocean Eng., ASCE. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Asano, Toshiyuki: "Numerical analysis on sediment laden oscillatory flows under sheet flow condition" Proc. of Japan Society of Civil Engineering. II-13. 109-118 (1990)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Sakai, Toshiyuki: "Wave-induced effective stress in seabed and its momentary liquefaction" Jour. of Waterway, Port, Coastal and Ocean Eng., ASCE. 118. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Maeno, Yoshihiko: "Discussion to Mechanism of wave-induced liquefaction and densification in seabed" Soils and Foundations, JSSMFE. 32. (1992)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より