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不飽和地盤では、気相の発生・成長・圧縮と移動により地盤が劣化することで進行的かつ突発的な浸透破壊が生じ得る。水質汚染が進んだ都市河川ではより深刻な問題になるとも考えられる。以上のメカニズムの解明とそれを考慮した対策方法の開発は重要な課題である。本研究では、気泡(相)の発生・発達・圧縮・移動が固・液・気相3相連成による地盤の浸透破壊に及ぼす影響について実験・解析的に調べる。
本年度、気泡(気相)の発生・発達・圧縮・移動が地盤の3相連成浸透破壊現象に及ぼす影響とメカニズムについて簡単な模型実験と解析手法の開発を試みた。
- 土槽模型実験装置作成し、浸透破壊に及ぼす気相の影響を調べた
・矢板まわりの浸透破壊実験における水位変動実験を実施した。
・ビデオカメラによって作成された画像をPIVシステムを用いて地盤の変形速度ベクトル分布を可視化するのに成功した。気泡が存在する場合には、しない場合に比べ断続的・突発的な変状や局部的な破壊が生じることが明らかになった。この現象は内部の気泡の発生・発達・移動と連動していることが明らかになった。
・DO(溶存酸素量)メータで気泡発生・発達状況を測定した。過飽和酸素状態であればあるほどまた地盤が緩いほど破壊が進行しやすいことが分かった。
- 数値解析
・粒子法の一種であるSPH法(Smoothed Particle Hydrodynamics)を用いて、さらに密度計算方法、固体相と流体相の連成効果の導入によって従来は困難であった3相連成で気泡の発達・移動を再現可能な解析手法を提案することに成功した。解析と実験結果とを比較しその妥当性を定量的に評価できることを示した。
・開発した手法が、気泡の発達・移動と浸透破壊現象に及ぼすメカニズムを明らかにできる有益なものであることを示した。
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