三次元浸透破壊メカニズムの理論的・実験的究明

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360142
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 田中 勉 神戸大学, 農学部, 教授 (20144602)
• Keywords: 浸透破壊 / 浸透流 / 流れの条件 / 掘削問題 / 復水工法 / 限界水頭差 / Prismatic failure concept

Research Abstract

地下水位の高い地点における掘削工事では、掘削底面におけるボイリングやパイピングなど浸透破壊が問題となる。浸透破壊は、技術が発展した現在においても発生することがあり、いまだ問題点を残していると考えられる。現場の条件は、通常三次元的であり、浸透破壊問題は本質的には三次元的に取扱う必要がある。しかしながら、三次元浸透破壊理論を構築するためには、まず、その基礎となる一次元、二次元、二次元集中流、軸対称集中流、二次元放射流、軸対称放射流等の問題に関して総合的な観点から考察を行っておく必要がある。
実験的には、まず、軸対称地盤の浸透破壊に関して条件の異なる25ケースの実験を完了し考察を行い、成果について学会発表を行った。三次元浸透破壊現象は近似的には軸対称問題として取扱うことができると言われており、三次元浸透破壊問題を取扱う前に取組んでおくことが重要であると考えられる。今後、実験結果にさらに考察を加え学会論文として投稿する予定である。次に、二次元集中流浸透破壊実験に新たに取組み、2ケースの実験を行った。現在考察を行っているところであり、今後この考察をふまえ種々のケースについて実験を行ってゆく予定である。
理論的には、掘削問題における一次元仮定流、二次元流、二次元集中流及び軸対称集中流、復水工法における二次元放射流及び軸対称放射流に関して広範な解析を行い、種々の流れ条件における浸透破壊特性の相互関係を明らかにした。そして、これらの問題を統一的に取扱うことができることを示した。考察結果について、今後、論文集等にまとめ投稿する予定である。また、三次元浸透破壊に関して、安定解析手法の開発、その実際問題への適用を通して、理論的なアプローチを進め、実験結果との比較検討から、理論の構築に向けて研究を進めて行く予定である。
また、浸透破壊理論の進展のためには実際に問題のあった事例を取上げ解析を行う必要がある。これまでに10事例を取上げたが、本年度は新たに4事例についてケーススタディーを行った。また、これまでの2事例について内容をまとめ国際シンポジウムにおいて発表を行った。

Research Products

• [Publications] 田中 勉: "農業用幹線水路工事におけるボイリング発生事例と解析"神戸大学都市安全研究センター研究報告. 第七号(印刷中). (2003)
• [Publications] Tsutomu Tanaka: "Blow-out of soil particles during construction of a caisson type pile"Proceedings of the International Symposium on Groundwater Problems related to Geo-Environment (IS-Okayama 2003). 139-144 (2003)
• [Publications] Tsutomu Tanaka: "Self-stabilizing effect in seepage failure of soil in an axisymmetric condition"Proceedings of the 12th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. 833-836 (2003)
• [Publications] 田中 勉: "掘削底面における浸透破壊事例の解析"第38回地盤工学研究発表会平成15年度発表講演集. 1251-1252 (2003)
• [Publications] 田中 勉: "軸対称地盤の浸透破壊に関する実験的考察"平成15年度農業土木学大会講演会講演要旨集. 526-527 (2003)