浸透履歴を考慮した盛土構造物の劣化進行と巨視的応答に関する理論体系の構築

考虑渗透历史的路堤结构劣化进展及宏观响应理论体系构建

• 批准号: 21K14244
• 负责人: 中島 晃司
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kindai University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14244/
• 关键词: 河川堤防; 内部侵食; インデックスマッチング; PIV; 模型実験; X線CT; インデックスマッチング法; 電気探査; 盛土構造物; 浸透; 有限要素法

近年、台風や集中豪雨の影響による河川堤防の決壊が日本各地で頻発している。降雨や地下水の浸透を長年受け続けることで地盤内部の土粒子が流出する現象は内部侵食と呼ばれ、堤体などの地盤構造物の弱部形成につながる恐れがある。しかしながら、内部侵食の進行状態を把握することは困難であるため、堤体の経年変化のメカニズムや力学的安定性におよぼす影響については不明瞭な点が多い。本研究では，浸透履歴に着目した堤体の劣化進行を評価し，安全性低下に関する理論体系の構築を目的としている．今年度は，前年度に引続き，要素供試体および河川盛土模型に対して通水実験を実施した．要素実験では，屈折率整合法により作製した透明粒状体材料を用いて，内部侵食の可視化におけるトレーサー粒子の選定を行った．細粒分と見立てた透明粒状体材料を蛍光試薬の水溶液に浸し，蛍光トレーサー粒子を作製した．供試体に対しYAGレーザーを照射しながら通水実験を行い，実験時に撮影した写真に対してPIV解析を行った．動水勾配が高くなるにつれて細粒分の移動範囲が大きくなる様子が見受けられ，内部侵食挙動を定量的に評価できることを確認した．模型実験では，河川増水と降雨を同時に再現できる模型土槽を新たに作製した．通水実験後に試料のサンプリングを行い，定水位透水試験と粒度試験を実施した．①河川増水②降雨③河川増水と降雨の3つのケースで実験を行った．河川と降雨のいずれの浸透おいても，堤体内の土は不均一化することが確認されたが，河川の浸透による影響が大きかった．また，浸潤面の変化が大きい箇所ほど，実験前後で粒度分布が大きく変化し，内部侵食が顕著であることが示唆された．

近年来，由于台风和密集的降雨，日本各地的河流路堤一直经常存在。接收降雨和地下水的渗透多年来，地面内部颗粒的现象被称为内部侵蚀，这可能导致地下结构（例如路堤）的弱部分。但是，由于很难掌握内部侵蚀的进展，因此关于路堤衰老的影响以及机械稳定性的影响，有许多不清楚的观点。在这项研究中，目的是评估路堤的恶化，重点关注穿透史，并建立一个理论系统以降低安全性。今年，在上一年之后，对元素和河流路堤的要素进行了水实验。在元素实验中，选择示踪剂颗粒以使用折射率匹配方法产生的透明颗粒材料来可视化内部侵蚀。将一种被认为是细粒的透明颗粒材料浸入荧光试剂的水溶液中，并产生了荧光示踪剂颗粒。在对测试体的YAG激光照射时进行了水通过实验，并在实验过程中进行了PIV分析。已经证实，随着动态水梯度的增加，细粒的运动范围将增加，并且可以对内部侵蚀行为进行定量评估。在模型实验中，创造了一个新的模型地球罐，该型号可以同时繁殖河流洪水和降雨。在水通实验之后对样品进行采样，并进行了恒定的水渗透测试和粒度测试。在三种情况下进行了实验：河流洪水，降雨，河流上升的水和降雨。有人确认，即使河流和降雨渗透，路堤中的土壤也不平坦，但是河流穿透的影响很大。还提出，浸润表面的变化越大，实验前后的粒径分布越大，并且内部侵蚀是显着的。

项目成果

盛土模型を用いた浸潤挙動把握における電気探査の適応評価

使用路堤模型对电法勘探进行自适应评估以了解渗透行为

• 发表时间: 2022
• 作者: 髙舘 祐貴;喜々津 仁密;奥田 泰雄;髙舘祐貴，喜々津仁密，奥田泰雄;髙舘祐貴，喜々津仁密，奥田泰雄;中島晃司，河井克之;吉田英昭，中島晃司，河井克之
• 通讯作者: 吉田英昭，中島晃司，河井克之

インデックスマッチング法を用いた土の内部侵食の可視化手法

基于指数匹配法的土壤内部侵蚀可视化方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Jian Chen;Daisuke Nishiura;Mikito Furuichi;中島 晃司，河井 克之
• 通讯作者: 中島 晃司，河井 克之