| 研究課題/領域番号 |
16K06497
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| 研究機関 | 福島工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
金澤 伸一 福島工業高等専門学校, 都市システム工学科, 准教授 (20580062)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 不飽和土 / 盛土構造物 / 築堤解析 / 降雨継続時間 / 降雨量 |
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| 研究実績の概要 |
近年、異常気象による台風やゲリラ豪雨といった集中豪雨が頻発しており、その影響により盛土の品質を長期的に評価できる手法の確立が急務となっている。本来、土構造物のほとんどは、安定性や変形特性の向上を目的とした締固め土で構成されている。しかしながら既存の構造物の中には、降雨や地震などの外的作用を要因として、その機能の低下が示唆される。それを踏まえ、土構造物の安定に対してリアルタイムに評価できる監視システムの必要性が求められる。また、近年突発的に増加している突発的集中豪雨や、台風に伴う集中豪雨により河川堤防に代表される土構造物の崩壊事例が数多く報告されているが、いまだそのメカニズムは十分に解明されていない。
そこで本研究では、盛土構造物の築堤時における降雨・蒸発による盛土内部の応力挙動の変化と、初期応力状態を把握すること。また、その後の突発的集中豪雨に伴う浸透による盛土構造物崩壊に至るメカニズムを解析的に表現することで、長期供用過程での力学挙動の変化を定量的に評価することを目的とした。
本年度は、昨年度の研究成果をもとに、供用開始後の突発的集中豪雨が盛土に与える影響を把握することを重要項目と考えた。そこで、空気溶存型の土/水/空気連成有限解析コ－ドを用いて、締固めと降雨・蒸発履歴を考慮した築堤解析を行ったのち，供用開始後に突発的な集中豪雨を盛土に与える解析を行った。その結果、施工時期の違いにより初期応力状態が変化することが確認された。また、突発的集中豪雨による、降雨継続時間と降雨量の関係を明らかにし、盛土の破壊への危険性を評価することができた。
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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
空気溶存型の不飽和土／水／空気連成有限要素法解析プログラムを用いて、締固めと様々な降雨・蒸発条件を考慮した盛土の初期応力の推定を行い、築堤中の降雨量の違いが盛土内部の初期応力に及ぼす影響を比較・検討した。その後、盛土供用開始後に与える突発的集中豪雨として1時間当たりの降雨量を変化させ、盛土が破壊する危険性が高くなるまで降雨を与えて解析を行った。その結果、降雨継続時間と降雨量の関係を評価することができ、突発的集中豪雨による、盛土の破壊への危険性を示すことができた。また、降雨量が多くなるほど、盛土の表層を流れることでエロージョンを起こし，表層すべりを起こす可能性が解析的に示唆される結果となった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度に行った解析を素地として、供用開始後の環境変化（集中豪雨など）が盛土に与える影響を解析的に表現する。
また盛土内の応力分布、飽和度分布、間隙比分布の妥当性を検証するため模型実験を行う。模型実験では、小型模型土槽を用いて一定の撒き出し圧、転圧回数の下で築堤過程を表現する。その後、模型盛土内に土圧計・土壌水分計・間隙水圧計を設置する。得られる解析結果と実験結果を比較することにより解析値の妥当性を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
次年度の消耗品使用のため生じました。翌年度、消耗品購入によって使用します。
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