2021 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental investigation of seepage failure mechanisms in the continuity of river levees
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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 – 2022-03-31
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| Keywords | 河川堤防 / パイピング / 内部侵食 / 洪水 |
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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．補助事業期間の初年度の２０１８年度において，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を実施した．
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および模型堤防の3次元測定システムを実施した．２０１９年度には，これらの実験システムを用いて，遠心加速度５０Gのもと模型浸透実験を実施し，堤防基礎地盤の旧河道の形状に起因するパイピングの進行過程やこれが堤防の安定性に与える影響を調べた．
２０２０年度においては，堤防自体の断面形状の空間的な変化（縦断方向の堤防敷幅の変化）がパイピングの進展，そして ，それに伴う堤防の変状に及ぼす影響を調査した．これらの実験の結果，まず基礎地盤の影響に関しては，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．
２０２1年度においては，堤防法面で発生する沈下傾向と法尻付近で発生する噴砂に着目した実験，その分析により，パイピングに伴う盛土法面の沈下現象は，大きく2段階に分けられる事が明らかにした．1段階目は，浸透流によって土粒子が噴出し，パイプが形成される段階である．この段階では，パイプ上部を構成する盛土のアーチ効果により，パイプの形状が維持され盛土法面に大きな沈下が生じない．一度パイプが崩壊すると，2段階目に移行し，盛土法面に顕著な沈下が生じることを確認した．
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