2013 Fiscal Year Research-status Report
静電容量式センサによる浸水・空洞化モ二タリングと空洞化危険度指標の提案
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25420506
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
上野 勝利 徳島大学, ソシオテクノサイエンス研究部, 准教授 (70232767)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高原 利幸 金沢大学, 環境デザイン学系, 助教 (20324098)
スレン ソッキアン 日本工営株式会社中央研究所, 総合技術開発部総合技術開発部 地盤・材料グループ, 研究員 (10463572)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 静電容量式センサ / 浸水 / 空洞化 / モニタリング / 危険度判定 / 沿岸構造物 / 社会基盤の維持管理 |
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| Research Abstract |
平成２５年度の研究実施計画では、１静電容量式空洞センサの改善、２遠心模型実験による防潮堤安定実験の２種を実施した。それぞれの進捗状況は下記のとおりである。
【１．静電容量式空洞センサの改善】静電容量型センサでは、電極の絶縁が保たれないと計測を行うことができない。センサ電極は地中への埋設を想定しているため、土工時の締固めによるセンサ電極の損傷について検討した。センサ材料として、300Ωと450Ωの平行フィーダー線2種をマサ土中に埋設し、CBR試験の2倍に相当する締固めエネルギーにより突固めを行った。突固め試験前後でセンサ電極全体を完全に水浸し、締固め前後の測定値の変化を調べた。その結果、いずれのセンサ材料でも締固め前後での静電容量の測定値に大きな違いはみられず、締固めによる損傷はみられなかった。
防潮堤などの沿岸構造物への静電容量式センサの利用を考えるうえで、地下水の塩分によって測定値が変動する可能性がある。そこで、蒸留水ならびに重量％で10％までの所定の濃度に調整した食塩水を用意し、その食塩水にセンサ電極を完全に水浸し静電容量を測定することにより、塩分濃度が静電容量の測定値に及ぼす影響について調べた。その結果、１０％までの塩分濃度の範囲では静電容量の測定値に変化は生じず、提案する測定方法を用いることで、防潮堤などの海岸構造物でも静電容量式センサを活用できることが確認できた。
【２．遠心模型実験による防潮堤安定実験】 力学的な検討として、津波などの水位上昇による陸上防潮堤の転倒原因として、防潮堤底面に作用する揚圧力の影響が考えられる。対策工として、防潮堤の海岸側基礎部に矢板を打ち込み揚圧力を低減する工法の効果を、遠心模型実験により確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
静電容量式センサ電極の土工に対する抵抗性の確認、ならびに計測値に対する塩分の濃度の影響の確認、遠心模型実験による防潮堤の安定実験については、進捗している。一方、静電容量計用マイコンの改善、室内模型実験による防潮堤空洞化検出実験、現場における試験計測については、まだ十分な結果が得られる段階には達しておらず、全体の進捗はやや遅れている状態である。
研究分担者による静電容量式センサによる河川堤防の現場計測については、民間企業の協力による静電容量計用マイコンロギング装置の試作も完了し、順調に進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２６年度の計画は次のとおりである。
【１．重力場模型実験による防潮堤対策工の検討】改良したセンサやマイコンシステムの評価を行うとともに、計測結果から浸水や空洞化のレベルの評価方法を確立する。重力場では水浸繰返しによる護岸構造物の裏込め土の浸水と空洞化を、静電容量式センサにより検出可能であるかを確認する実験を行う。静電容量式センサによって得られる計測値の変動と、裏込め土への浸水・空洞化の進展との関係を明らかにし、計測値から空洞化を判定する方法を確立する。
【２．遠心模型実験による防潮堤安定実験】矢板を用いた防潮堤の転倒に対する対策工の有用性について、前年度に引き続き遠心模型実験を継続する。空洞発生後の防潮堤や地盤の安定性について、載荷試験や加速度付与実験により検討する。模型実験での変形計測には、これまでに開発し実績のある独自に開発した画像解析手法を援用し、定量的な評価を行う。
【３．解析的研究】力学的な検討のため、パラメトリックな有限要素法と個別要素法による土水連成の解析を行ない、実際の危険度を予測するための指標を作成することを目的に、平成 26年度には数値解析手法の整備を行う。土水連成の個別要素法については、分担研究者の協力を得て、開発を進める。 空洞が形成されたのちの構造物の安定性について、有限要素法による支持力解析を行い、空洞の位置および規模と支持力の関係を整理し、危険度判定図表を作成する。パラメトリックな数値解析の実施のために、新たに研究分担者（Sreng Sokkheang）を追加する。
【４．現場における試験計測】平成２５年度には自然斜面での計測も準備を始めた。分担研究者と協力して、平成 26年度も引き続き計測を継続する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
静電容量計を他の計測目的に活用する研究助成も受けることとなり、当初計上していたマイコンの試作費に余裕が生じたことと、重力場実験の進捗がやや遅れたため、装置の製作費の一部を平成26年度に繰り越したため、1,054,445円の次年度使用額が生じた。
次年度使用額のうち20万円は、平成26年度に新たに追加した研究分担者へ配分する。新分担者は空洞発生後の地盤の安定に関する数値解析を担当する。残り854,445円については、平成26年度に行う重力場での空洞化再現実験の必要経費として、実験装置の製作のために活用する。
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