太陽光発電施設を対象としたスパイラル杭の凍上対策とその設計方法の提案

太阳能发电设施螺旋桩冻胀对策建议及其设计方法

• 批准号: 22K04301
• 负责人: 中村 大
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kitami Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04301/
• 关键词: 太陽光発電; 凍上対策; 凍着凍上現象; スパイラル杭; 積雪寒冷地

近年，北海道の山間部や遊休農地などにおいて，太陽光発電施設が積極的に建設されている。しかしながら，凍上現象による被害が散見されるようになってきた。そこで本研究では，寒冷地での普及が期待されるスパイラル杭に着目し，これを用いた凍上対策を提案することを最終目標としている。研究初年度は，スパイラル杭の凍上・融解沈下挙動を解明するための各種の室内実験の準備を当初の計画通りに完了し，当初の計画を前倒して屋外実験を実施することができた。まず，スパイラル杭の凍上・融解沈下挙動を解明するため，屋外実験フィールドにおいて複数種類のスパイラル杭の実物大模型を施工し，屋外実験を実施した。凍結期における杭の鉛直変位量の計測結果から，スパイラル杭の埋設深さを大きくすることで，凍上量を小さく抑えることができることが確認できた。この傾向は，羽根の幅が大きいものほど顕著であった。また，融解期における鉛直変位量の計測結果から，スパイラル杭は概ね凍結前の元の位置に戻ることが確認できた。これに対し，羽根の無いストレート杭では沈下が発生せず，凍上による変位がそのまま残留することが確認された。このことから，スパイラル杭の羽根は，土圧が作用することで融解期の沈下を助ける役割を果たしているものと推測される。次に，屋外実験フィールドにおいて施工したスパイラル杭の実物大模型を用いて，施工直後と春期に引抜試験を実施し，凍結融解履歴が杭の引抜抵抗に与える影響を明らかにすることも試みた。引抜試験の結果から，全ての種類の杭において凍結融解後に引抜抵抗が低下していることが確認できた。ただし，羽根の幅が大きく，凍結深さ以深の羽根の数が多いスパイラル杭では引抜抵抗の低下は小さかった。このことから，羽根の幅や数を設計に盛り込むことで，スパイラル杭の引抜抵抗に与える凍結融解履歴の影響を小さく抑えることができるものと考えられる。

近年来，太阳能发电设施已在山区和北海道的闲置农田中积极建造。但是，冻结现象造成了许多损害。因此，这项研究的重点是预计将在寒冷地区扩散的螺旋桩，最终目标是提出针对霜冻使用的对策。在研究的第一年中，完成了各种室内实验的准备工作，以阐明原本计划的螺旋桩的冻结和融化行为，并且可以在原始计划之前进行室外实验。首先，为了阐明螺旋桩的冻结和融化的行为，在室外实验场中安装了多种类型的螺旋桩的全尺寸模型，并进行了室外实验。从冻结期间桩的垂直位移的测量值，可以证实，通过增加螺旋桩的埋入深度，冻结水平可以保持较小。对于较大的叶片宽度，这种趋势更为明显。此外，从融化期间的垂直位移的测量值确认，螺旋桩通常在冷冻之前恢复到原始位置。相比之下，已经证实，没有叶片的直桩中没有沉降，冻结引起的位移仍然完好无损。据估计，由于土壤压力的作用，螺旋堆的翅膀在帮助它们在熔化期间定居下起作用。接下来，我们使用安装在室外实验领域中安装的螺旋桩的全尺寸模型进行了安装后，并在春季进行了拔出测试，还试图阐明冻结历史对桩的拉力阻力的影响。拔出测试的结果证实，在冷冻融化后，所有类型的桩中都会降低拉力阻力。但是，与冰宽宽的螺旋桩相比，拉出电阻很小，比冰冻深度深的翅膀更深。因此，可以认为，通过将叶片的宽度和数量纳入设计中，可以减少冻融历史对螺旋桩的拉力阻力的影响。

项目成果

凍結融解履歴が杭の引抜抵抗に与える影響に関する基礎的研究

冻融历史对桩抗拔力影响的基础研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 遠藤 滉大，小島 悠生，伊藤 睦;小島 悠生，遠藤 滉大，伊藤 睦;鴨志田直人;宇髙 優介，中村 大，中井 健太，鍜冶元 雅史，川口 貴之
• 通讯作者: 宇髙 優介，中村 大，中井 健太，鍜冶元 雅史，川口 貴之

実物大模型実験によるソーラーパネル架台の凍上被害発生メカニズムの解明

通过全尺寸模型实验阐明太阳能电池板支架冻胀损坏机理

• 发表时间: 2023
• 作者: 遠藤 滉大，小島 悠生，伊藤 睦;小島 悠生，遠藤 滉大，伊藤 睦;鴨志田直人;宇髙 優介，中村 大，中井 健太，鍜冶元 雅史，川口 貴之;中井 健太，中村 大，川口 貴之，鍜冶元 雅史
• 通讯作者: 中井 健太，中村 大，川口 貴之，鍜冶元 雅史