2015 Fiscal Year Annual Research Report
豪雨／地震災害リスク評価を考慮した農業水利施設（群）のアセットマネジメント
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26252040
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村上 章 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (80157742)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中畑 和之 愛媛大学, 理工学研究科, 准教授 (20380256)
西村 伸一 岡山大学, その他の研究科, 教授 (30198501)
藤澤 和謙 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30510218)
小林 晃 関西大学, 工学部, 教授 (80261460)
鈴木 誠 千葉工業大学, 工学部, 教授 (90416818)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アセットマネジメント / 農業水利施設 / 豪雨災害リスク / 地震災害リスク / データ同化 / 内部侵食 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
浸透流と表面流が同時に作用する時の侵食現象を理解し、越流とパイピングの複合的な現象によるリスクを正しく評価するために、上向きの浸透流が生じる際の限界掃流力（侵食が始まる時に表面流が土に及ぼす摩擦力）の測定を試みた。実験では水路底面に、砂が充填されるアクリル製の試料ケースを取り付け、ケースの下部からゴム製ホースを貯水槽につなぎ貯水槽の水位を調整することで、試料ケース内に浸透流を発生させた。試料ケースにマノメータを取り付け、ケース内の水頭を測定したほか、試料の下に設置されたフィルター板を上下可動として試料を水路へと押し上げた。試料ケースの下流には、水流に運ばれた砂が沈降できる回収箱を設置した。この回収箱に堆積した砂の重量を計測することで、流砂量を測定可能とした。この実験では、砂が動き始めるときの水流の底面摩擦力を測定した。その流速分布と滑面の対数則とをカーブフィッティングすることで底面に作用する摩擦力（実際には摩擦速度）を算定した。
一方、低コストで迅速に実施可能である電気式コーン貫入試験（以下CPT）結果から地盤定数の統計モデルを求め、 空間補間を実施した。補間値の妥当性を検証し、堤体内弱部の把握に提案手法が有効であることを確認するのに、天端において2m間隔で15地点と高密度にCPTを実施した。換算N値Ncに対して、赤池の情報量基準AICを最小化すること（MAIC）により、最適なlogNcの平均値関数，標準偏差σ，相関距離lx，lz，共分散関数Cを選定し、統計モデルを決定した。
さらに、東日本大震災で実ため池に発生した天端における縦断クラックが、上流斜面法肩に設置されたコンクリート製の鉛直除波工（パラペット）の地震時転倒によることに着目し、1Gの小型振動台と遠心裁荷装置を用いて模型堤体の地震時挙動を再現し、画像解析により堤体内部の地震時挙動（ひずみ分布）を評価した。
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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
本年度に予定したのは、まず前年度に作成した実験装置を使用して、浸透が生じている状態での土の侵食速度を測定することである。これについては「9. 研究業瀬金お概要」で記したように、砂が動き始める時の水流の底面摩擦力を測定し、その流速分布と滑面の対数則とをカーブフィッティングすることで底面に作用する摩擦速度を算定した。他には測定結果から侵食速度のモデル化を行い、そのモデルを前年度に構築した浸透流と通常の水の流れの同時解析に組み込み、構造物の侵食過程を予測することを予定した。浸透流と通常流れ（Navier-Stokes流れ）の同時計算については、解析能力と精度の向上を図ることができたが、侵食速度のモデル化を組み込むことはやや遅れている。
また本年度では、前年度に実施したサウンディング試験結果、物理探査試験結果の合成を行い、地質統計学手法により堤体内の強度分布を得て、この推定値と同時に実施する標準貫入試験結果および土質試験結果と比較することにより、精度の確認をすることを予定したが、これに代えてCPT試験結果から地盤定数の統計モデルを求め、空間補間を実施した。
さらに本年度には、遠心力載荷試験において入力地震波の影響を検討して、内部の体積ひずみの偏在傾向と引張亀裂発生の可能性について調査する予定であったが、入力地震波の影響に代えて、パラペットが地震時の堤体天端のクラックは発生に及ぼす影響を実験的に調べた。当初の予定から変更した部分はあるが、全体として研究は順調に進捗したと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、構造物の侵食過程を予測するとともに、豪雨による水利施設の被害予測手法に豪雨確率モデルを組み合わせて豪雨災害リスクを評価する。具体的には、豪雨確率モデルから得られる雨量を入力値とした侵食被害計算をモンテカルロ法によって繰り返し、侵食被害の確率分布を算定する。
土構造物の内部診断技術の開発について、データ同化手法に非線形カルマンフィルタ（粒子フィルタ）を用いて、弾性波試験の観測データから堤体の劣化箇所を同定する手法の開発を行う。また、前年度の解析結果を現地調査にフィードバックさせる。N値などの物性値の空間分布モデルを求める場合、一般にはパラメータの空間的な結びつきを規定する相関距離を求めるのが難しい。解析の結果から統計モデルが適切に決定されない場合、追加調査を行う。
さらに、堤体の地震時挙動について、前年度得られた実験の再現を解析で試みる。そして実験での測定状況を精査し、実験手法の精度向上を試みる。実験において、平成28年度以降では供試体に不均一性を導入し、ひずみ分布の変化を観測する。
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[Presentation] 地盤中の蒸発過程の評価2015
Author(s)
劉 冰，小林 晃，塚田泰博，千々松正和
Organizer
平成27年度土木学会全国大会
Place of Presentation
岡山大学津島キャンパス（岡山市）
Year and Date
2015-09-16 – 2015-09-18
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