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2012 年度 実績報告書

津波力による海底地盤の変形破壊を考慮した海岸構造物の被災メカニズム解明とその対策

研究課題

研究課題/領域番号 12J09200
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

松田 達也  名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)

キーワード津波 / 遠心模型実験 / 粒子法 / 支持力破壊 / 浸透破壊 / 洗掘 / 掃流力 / 衝撃力
研究概要

(1)遠心模型実験による混成堤の津波被災要因の解明と水路実験による流体-地盤の相互作用を考慮した新たな洗掘現象の検討
ドラム型遠心力載荷装置による遠心模型実験を行った結果、津波の作用により防波堤が運動し、同時に捨石マウンドや支持地盤にせん断変形が生じた。また、捨石マウンドおよび海底地盤に透水力が発生し浸透破壊や噴出の現象が発生した。特に、防波堤背後の捨石マウンドおよび支持地盤は、津波による強度低下の影響を受けやすく、不安定化を及ぼす要因となることを示した。また、防波堤の大規模崩壊の一要因となる地盤洗掘について、地盤内部の応力変化に着目した洗掘メカニズムの解明を行った結果、水理学的な掃流力による洗掘だけでなく、水流によるせん断、衝撃力により地盤内の過剰間隙水圧が発生し、地盤強度を低下させることで、洗掘を助長することを明らかとした。
(2)支持地盤の破壊プロセスと考慮した津波-構造物-支持地盤連成解析手法の開発
粒子法のひとつであるSPH法を用いて、津波・海岸構造物・海底地盤の相互作用に着目し、津波が支持地盤、捨石に与える影響を遠心模型実験と比較しながら考察するとともに、大変形問題が適用可能な解析手法の開発を行った。津波浸透による支持地盤の強度低下に加え、越流水塊により支持地盤の状態変化を考慮して安定性を検討した結果、越流により地盤内に過剰間隙水圧が発生し、防波堤直下から捨石マウンド法先に至る地盤表層付近で液状化に似た状態となることがわかった。さらに、越流水塊が作用する際や地盤内の透水力に伴う地盤の強度が低下し、支持力破壊に対する危険性が一層高くなることを明らかにした。現在は、地盤の大変形と破壊後の剥離・接触問題へと適応可能な解析手法の開発を試み、弾性モデル、弾塑性モデルを導入し、理論値との比較によりその有用性の検討を行っている。

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

遠心模型実験および東日本大震災による被災事例より、地盤内の応力変化に着目した津波作用時に地盤変状メカニズム解明に重点を置き、実験・数値シミュレーションによりその現象の解明を試みた。

今後の研究の推進方策

防波堤を対象とした地盤応力の変化に着目した支持力破壊や洗掘・浸透破壊による津波被災メカニズム現象を踏まえて、今後はさらに以下の点を踏まえて検討を進める。
(1)三次元効果を考慮した被災メカニズムの解明
現解析手法を実験により得られた地盤の状態変化(間隙水圧,密度)現象による地盤不安定化を考慮した三次元流体-構造物-地盤連成数値解析手法へと拡張し、三次元効果を考慮して被災メカニズムをさらに解明する。
(2)現行の設計を援用した防波堤の耐津波化検討とねばり強い構造形式および対策工の提案
防波堤における現行の設計法について、捨石マウンドや支持地盤の変形破壊を考慮した上での安定性評価法を提案する。また、既存の構造物に対し、一気に大破しないねばり強い対策方法を提示する。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 間隙圧の変化に着目した開水路流れ及び越流による洗掘メカニズムの実験的考察2012

    • 著者名/発表者名
      今瀬達也, 前田健一, 伊藤嘉, 三宅達夫, 鶴ヶ崎和博, 澤田豊, 角田絋子
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 68 ページ: 836-840

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地震および越流による地盤損傷を考慮した津波力を受ける混成堤の支持力破壊検討2012

    • 著者名/発表者名
      今瀬達也, 前田健一, 三宅達夫, 澤田豊, 鶴ヶ崎和博, 角田絋子, 張鋒
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 68 ページ: 866-870

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 余震による再液状化を考慮した液状化評価の重要性2012

    • 著者名/発表者名
      森河由紀弘, 包小華, 前田健一, 今瀬達也, 張鋒
    • 雑誌名

      地盤工学ジャーナル

      巻: 7 ページ: 389-397

    • 査読あり
  • [学会発表] 捨石マウンドの透水性の違いに着目した混成堤周辺の洗掘現象2013

    • 著者名/発表者名
      後藤麻衣, 今瀬達也, 伊藤嘉, 前田健一
    • 学会等名
      平成24年度土木学会中部支部研究発表会
    • 発表場所
      愛知・愛知工業大学
    • 年月日
      2013-03-08
  • [学会発表] 地震-津波の複合外力を受ける海底地盤の支持力破壊に伴う防波堤の不安定化2013

    • 著者名/発表者名
      今瀬達也, 前田健一, 三宅達夫, 澤田豊, 角田絋子, 鶴ヶ崎和博, 張鋒
    • 学会等名
      第62回理論応用力学講演会
    • 発表場所
      東京・東京工業大学
    • 年月日
      2013-03-07
  • [学会発表] DESTABILIZATION OF RUBBLE MOUND AND SEABED GROUND UNBER BUREAKWATER DUE TO SEEPAGE2012

    • 著者名/発表者名
      T. IMASE
    • 学会等名
      The Seventh Asian Young Geotechnical Engineers Conference
    • 発表場所
      Tokushima・The University of Tokushima
    • 年月日
      2012-09-12
  • [学会発表] 地震液状化による地盤損傷を考慮した津波を受ける混成堤の支持力破壊検討2012

    • 著者名/発表者名
      今瀬達也, 前田健一, 三宅達夫, 澤田豊, 鶴ヶ崎和博, 角田絋子, 張鋒
    • 学会等名
      土木学会平成24年度全国大会第67回年次学術講演会
    • 発表場所
      愛知・名古屋大学
    • 年月日
      2012-09-07
  • [学会発表] 間隙圧に着目した越流による洗掘現象の実験的考察2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤嘉, 今瀬達也, 前田健一
    • 学会等名
      土木学会平成24年度全国大会第67回年次学術講演会
    • 発表場所
      愛知・名古屋大学
    • 年月日
      2012-09-07
  • [学会発表] Destabilization of a caisson-type breakwater by scouring and seepage failure of the seabed due to a tsunami2012

    • 著者名/発表者名
      OT. IMASE, K. MAEDA, M. MIYAKE, Y. SAWADA, H. SUMIDA, K. TSURUGASAKI
    • 学会等名
      6th International Conference on Sour and Erosion
    • 発表場所
      Paris・Ecole des Arts et Metiers - Paris Tech.
    • 年月日
      2012-08-30
  • [学会発表] 高速流体の作用に伴う間隙圧の変化に着目した洗掘現象の実験的考察2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤嘉, 今瀬達也, 前田健一
    • 学会等名
      第24回中部地盤工学シンポジウム
    • 発表場所
      愛知・名城大学
    • 年月日
      2012-08-07
  • [学会発表] 津波越流時における流れの衝突および乱れによる海底地盤の不安定化と混成堤の被災2012

    • 著者名/発表者名
      今瀬達也, 前田健一, 三宅達夫, 澤田豊, 鶴ヶ崎和博, 角田絋子
    • 学会等名
      第47回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      青森・八戸工業大学
    • 年月日
      2012-07-14
  • [学会発表] 異なる地盤条件下の洗掘現象に及ぼす間隙圧の影響2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤嘉, 今瀬達也, 前田健一, 三宅達夫, 鶴ヶ崎和博, 澤田豊, 角田絋子
    • 学会等名
      第47回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      青森・八戸工業大学
    • 年月日
      2012-07-14
  • [学会発表] 砂・粘土の互層地盤上の防波堤に関する動的遠心載荷実験2012

    • 著者名/発表者名
      三宅達夫, 澤田豊, 鶴ヶ崎和博, 角田絋子, 菱沼由美子, 前田健一, 今瀬達也, 張鋒
    • 学会等名
      第47回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      青森・八戸工業大学
    • 年月日
      2012-07-14
  • [学会発表] 地震と津波を受ける矢板式護岸に関する遠心力模型実験2012

    • 著者名/発表者名
      三宅達夫, 澤田豊, 角田絋子, 鶴ヶ崎和博 ,前田健一, 今瀬達也
    • 学会等名
      第47回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      青森・八戸工業大学
    • 年月日
      2012-07-14
  • [学会発表] 密度の異なる不飽和-飽和地盤に作用する高速流れによる洗掘現象2012

    • 著者名/発表者名
      今瀬達也, 伊藤嘉, 前田健一
    • 学会等名
      第17回計算工学講演会
    • 発表場所
      京都・京都教育文化センター
    • 年月日
      2012-05-31
  • [学会発表] 地盤-流体の連成作用の見直しの必要性と地震-津波の複合作用に対する沿岸構造物の減災性能強化に関する考察2012

    • 著者名/発表者名
      今瀬達也, 前田健一, 張鋒, 伊藤嘉
    • 学会等名
      防災・減災のための地盤構造物の設計・施工法に関するシンポジウム
    • 発表場所
      東京・地盤工学会大会議室
    • 年月日
      2012-05-25
  • [備考]

    • URL

      http://www.maeda-lab.org/

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公開日: 2014-07-16  

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