波浪による海岸構造物周辺地盤の液状化・洗掘過程に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450192
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 関口 秀雄 京都大学, 防災研究所, 教授 (20027296)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 熊谷 隆宏 五洋建設株式会社, 技術研究所, 研究員 ; 間瀬 肇 京都大学, 防災研究所, 助教授 (30127138) ; 山下 隆男 京都大学, 防災研究所, 助教授 (30111983) ; 小林 俊一 京都大学, 工学研究科, 助手 (10243065)
• Keywords: 液状化 / 凝固・圧密過程 / 遠心力場波浪実験 / 洗掘 / 海底地盤変状 / 海岸保全

Research Abstract

暴波浪来襲に起因した海岸保全構造物まわりの海底地盤変状を解明するために、波浪による砂質地盤の液状化に着目した研究を行った。
具体的には、水平砂質地盤に対する遠心力場波浪実験及び二次元弾塑性有限要素解析の成果をふまえて、進行性液状化を再現し得る予測モデルを開発した。本モデルは完全液状化土を高密度完全流体、その下位の未液状化土を繰返し塑性を有する弾塑性土としてモデル化し、液状化フロントを移動境界として取り扱うことにより、波浪負荷中の進行性液状化過程の予測を可能としたものである。ただし、本モデルでは、波浪負荷中は液状化領域全体を完全流体と仮定しているので、波浪作用下において実際の液状化土が再び固体的性質を取り戻し弾塑性土へと戻っていく過程、すなわち液状化土の凝固・圧密過程を再現することは出来なかった。この難点を打開するために、新たに液状化領域の最下層に僅かな剛性を持つ弾塑性土の薄層すなわち遷移層を導入した。このようにモデルを拡張することにより、水平砂質地盤の液状化の発生から終結までの一連のプロセスを解析し、液状化にともなう海底地盤表面の振動の発達と終息、過剰間隙圧変動の推移、及び地盤内の密度分布の変化等を整合的に予測し得ることを確かめた。
これらの成果は、海岸構造物まわりの動的洗掘過程および土砂輸送過程を解明するための基礎となるものである。さらに、提案モデルを緩傾斜海底地盤にも適用可能なように再定式化することにより、高濃度混濁流の減速停止・堆積機構やfluid mudのダイナミクスの解明に資することも期待できる。
以上の研究に加えて、水際護岸近傍の砂の吸出しによる地盤変状の事例収集を行った。これらの事例は粒子系としての地盤挙動の重要性を示唆しており、動的洗掘過程の支配機構を究明するうえにも参考になるものである。

Research Products

• [Publications] Miyamoto, J., Sassa, S., Sekiguchi, H.: "Wave-induced liquefaction and flow deformation in sand beds"Proc. 15^<th> Int. Conf. Soil Mech. Geotech. Eng.. Vol.3. 2239-2242 (2001)
• [Publications] Sassa, S., Sekiguchi, H., Miyamoto, J.: "Analysis of progressive liquefaction as a moving-boundary problem"Geotechnique. 51(10). 847-857 (2001)
• [Publications] Sekiguchi, H, Kim, H., Miyamoto, J.: "Dynamic physical and numerical modeling in waterfront geotechnics"Proc. Kazakhstan-Japan Joint Geotechnical Seminar. 12-19 (2001)