| 研究概要 |
低動水勾配時の透水性についてとくに粗粒材を対象として実験を行った。今回の研究では、試料箱(150×20×【10^(cm)】)の中ヘガラス・ビーズ(3種D=【30^(mm)】,【15^(mm)】,【5^(mm)】を充てんし、自由水面をもった流れを生ぜしめて、透水性の検討を行った。実験は動水勾配の範囲が0.005〜0.1の低い状態で10数段階の動水勾配をつけて流量と自由水面の水位の測定を行った。
実験結果の整理は、準一様流れの流量公式Dupuit-Forchheimerの式を用い、まずモデルを一つの要素として考察した。上式を用いてモデル全体にダルシー則を適用してみると、実験値から求めた透水係数は各段階の動水勾配に対して透水係数は一定にならない。D=【5^(mm)】のモデルについてはほぼ透水係数が一定になる傾向が得られた。(k=10cm/s)次にモデルについて代表的な断面3点を考えて、その点における水面勾配を動水勾配として検証すると上流側に近い断面においてはほぼダルシー則が適用できるようであるが、下流側に近い断面においては断面積が小さくなると同時に流速が大きくなり、動水勾配が大きい部分でダルシーの線形則からはずれる傾向がみられた。
各ガラス・ビーズの充てん特性は間隙率はほぼ一定の値33%前後であるが動水半径はD=【30^(mm)】,【15^(mm)】,【5^(mm)】のものと小さくなるにつれて、減少する。粗粒材についても動水半径が小さくなるに伴い透水係数が小さくなることが明らかになった。また、ガラス・ビーズの固有の透水係数を求めるべく一次元流れの状態で「土質試験法」に示されている方法で実験を行ったが、D=【5^(mm)】のもの以外は正確に測定することは困難であった。概略値は約20cm/s,【15^(cm)】/s,【6^(cm)】/s程度であり、準一様流れから求められ透水係数の数分の一になることが明らかになった。今後は被圧状態の流れについて検討する予定であり、材料も不規則な形状をもった砕石類を使用する予定である。またFEMによる検討も行う。
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