2019 Fiscal Year Research-status Report
河川堤防の連続性を考慮した浸透破壊メカニズムの実験的解明
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18K13825
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
堀越 一輝 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (90771965)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / パイピング / 内部侵食 / 遠心模型実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現行のパイピングに対する安全性照査は，微地形や被災履歴などから選定した「点」的な代表横断面を対象し，この横断面に対して浸透流解析や安定計算が実施されている．2018年度に実施した研究は，この河川堤防の「点」的な横断面を対象とした2次元的な遠心模型実験と数値解析であった．2019年度は，2018年度の研究成果を分析し，河川堤防の縦断面の地盤堆積分布を考慮できる3次元的な遠心模型実験システムを開発した．この実験システムを使用し旧河道の形状に起因する空間的に複雑な構成を有する基礎地盤上に河川堤防が存在するときの，パイピングの進行過程やそれらが堤防の安定性に与える影響を調べるため遠心模型浸透実験を実施した．この遠心場での模型浸透実験は重力加速度50g場で実施した．この実験の結果，旧河道の形状に起因する空間的な地盤構成の違いが，パイピングの発生と進行に大きく影響を与えることがわかった．具体的には，実験結果は旧河道が堤内地側の法尻の下部で行き止まるような地盤構成の場合は，パイピングの発生する動水勾配（河川水位）は最も小さく，パイピングの危険性が高いことを示した．
また，2019年度の実験から遠心場での3次元計測を安価で実施できるシステムを開発し，パイピングの進展に伴う堤防斜面の変状を捉えた．このパイピングの進展に伴う堤防斜面の変状過程も基礎地盤で旧河道の形状に起因する空間的な地盤構成の差異によって，大きく異なることを明らかとなった．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2019年度において，地盤の応力状態を再現できる遠心場での3次元的なパイピングの進展を観測できる実験システムを開発し，これを用いたパラメトリックな実験によって，どのような地盤構成の場合，堤防がパイピングに関して危険であるかを把握できた．しかしながら，遠心場で得られた実験結果を分析する際に，遠心場における侵食現象の相似則が未解明なことが多く，研究成果を定量的に評価することは現状，できていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究成果を社会に還元するため，遠心場で実施した模型実験の結果を分析し，一般化する．さらに，本研究課題の研究期間で生じた2018年の平成30年7月豪雨災害，2019年10月の台風19号で被災した堤防を分析した結果，2018，2019年度で着目した堤防基礎地盤だけでなく，2020年度は堤防自体（形状や部分的な未堤防区間の存在）に着目した研究を実施していく．
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| Causes of Carryover |
2019年度に製作した遠心用土槽の構造を当初の予定より単純な構造としたため物品費が当初より少ないものとなった．次年度使用金額は2020年度に実施する堤防自体に着目した実験を実施する際に模型堤防を作成する治具の費用と研究成果の公表に使用する．
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