澤田 豊 | ![]() |
サワダ ユタカ | |
大学院農学研究科 食料共生システム学専攻 | |
准教授 | |
農業工学関係 |
2022年10月 神戸大学農学部六篠会, 六篠業績賞, 大規模な実験によるため池等の耐震性評価とGCLによる対策技術開発に関する一連の研究
2021年08月 公益社団法人農業農村工学会, 研究奨励賞, 大規模な実験によるため池等の耐震性評価とGCLによる対策技術開発に関する一連の研究
2020年06月 公益社団法人地盤工学会, 論文賞(英文部門), Seismic performance of small earth dams with sloping core zones and geosynthetic clay liners using full-scale shaking table tests
日本国国際学会・会議・シンポジウム等の賞
2016年01月 公益社団法人 農業農村工学会材料施工部会, 研究奨励賞, Pore Water Pressure and Liquefaction in Saturated Sand Bed Induced by Tsunami
日本国国内学会・会議・シンポジウム等の賞
2012年11月 ジオシンセティックス学会日本支部, 技術奨励賞, ジオグリッドによる圧力管屈曲部の耐震化工法の研究開発
国内学会・会議・シンポジウム等の賞
2011年09月 公益社団法人農業農村工学会, 優秀論文賞, 圧力曲管部スラスト防護工法の設計手法の提案
国内学会・会議・シンポジウム等の賞
2004年12月 ジオシンセティックス学会日本支部, 論文奨励賞, ジオグリッドを用いた圧力管路曲管部スラスト防護工法に関する実験
国内学会・会議・シンポジウム等の賞
In the bends of pipelines, a thrust force is generated depending on the internal water pressure and bending angles. Although heavy concrete blocks are generally installed at pipe bends to resist thrust force, the blocks can be considered as weak points during earthquakes. Thus, a lightweight thrust countermeasure of wrapping pipe bends with a geogrid was developed to resist thrust forces. However, when the effect of this reinforced method is insufficient or geogrids are difficult to install at pipe bends, the reinforcement of the passive area behind the pipe bends is required. In the present study, geocell reinforcements were proposed. To investigate the geocell reinforcements for pipe bends under lateral loading, lateral loading tests were conducted on a plate that simulates pipe bends, which was reinforced with a honeycomb-shaped geocell. As a result, the honeycomb-shaped geocell was effective against lateral loading, and the resistance increased when gravel with a high shear resistance was used as the filling material inside the geocell. Moreover, reinforcements using a geocell with multiple single cells can prevent plate floating.
SPRINGERNATURE, 2023年02月, TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE GEOTECHNOLOGY, 10 (1), 82 - 97, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
管埋設時の管底側部は,狭窄で作業スペースが限られることから,十分な品質の埋戻しや締固めを確保することが困難な場合がある.不十分な埋戻し・締固めは,管に不測の変形や応力集中を引き起こす可能性がある.本研究では,管底側部の埋戻しの代わりに,土木材料として実績の多いEPSを管基礎として設置する方法を提案し,その有効性について,ポリエチレン管(内径300 mm)を用いた埋設模型実験により検討した.その結果,EPSの形状によっては,管底や管とEPSの接点でひずみが集中する傾向にあるものの,締固め不足により生じるひずみの集中と比較して顕著に小さく,管の破損につながる可能性は低いことから,EPSの管基礎としての有効性が示された.
国際ジオシンセティックス学会 日本支部, 2022年10月07日, ジオシンセティックス論文集, 37, 85 - 92, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
The safety of buried flexible pipes is often discussed separately in terms of cross-sectional and longitudinal deformations, which can be clarified based on the circumferential and pipe axial strains, respectively. However, in modes of localized longitudinal deformation, such as differential settlement subjected to external pressure, principal strains (i.e., maximum tensile and compressive strains) on the pipe may occur in the directions different from the circumferential and axial directions. In this study, a model experiment to reproduce differential settlement was conducted using a pipe with a diameter of 300 mm, focusing on the actual damage caused by soil runoff around a buried pipe joint. In the experiment, the principal strains exerting on the pipe were calculated by measuring the strains in three directions: circumferential, axial, and intermediate. The results indicated that the principal strains in the pipe changed in the directions different from the circumferential and axial directions of the pipe owing to differential settlement, and they were approximately 1.5 times greater than the circumferential and axial strains. These results indicated the possibility of a new risk of pipe failure that cannot be captured through the strain only in a single direction (i.e., circumferential and axial pipe strains) as measured in previous studies. The results of this study are useful not only as a method to consider the behavior of a pipe deformed in cross-sectional and longitudinal directions combined, but also as a benchmark for the three-dimensional numerical analysis of buried pipes subjected to localized differential settlement.
SPRINGERNATURE, 2022年08月15日, TRANSPORTATION INFRASTRUCTURE GEOTECHNOLOGY, 英語, 国際誌, 国際共著していない[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
This paper reports effects of gravel layers as a thrust restraint in a pipe bend subjected to earthquake loading based on the shaking table tests in a centrifuge. The model pipe was buried under four backfill conditions differing in the existence and layout of a gravel layer. The pipe was pulled laterally with a constant load, simulating the thrust force generated at bends in pressure pipelines with diameters of 1800 mm. Shakings were conducted on the model pipe with lateral loading. The test results showed that the gravel surrounding the pipe was effective as a thrust restraint for pipes of large diameter. A gravel layer on the passive side was found to be particularly crucial. A gravel layer on the active side provided no thrust-restraint effect, although it did reduce pipe displacement amplitude. A gravel layer on the upper half of the passive side of the pipe likely contributed to mitigation not only of lateral displacement but also of pipe uplift.
ICE PUBLISHING, 2022年03月, INTERNATIONAL JOURNAL OF PHYSICAL MODELLING IN GEOTECHNICS, 22 (2), 99 - 110, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Conventional precast concrete conduits for earth dams are fixed with prestressed concrete (PC) steel or bolts at the joints. This leads to problems of ground-following performance and water leakage, which severely hinders the performance of these installations and the wider infrastructure of which they form a part. In this study, a new type of precast concrete conduit without PC steel or bolts is developed. The following three issues are considered in the development of the new conduits: (1) the likelihood of not only bending but also lateral misalignment at the joints between conduits; (2) the likelihood of joint separation during earthquakes, especially when the conduit is subjected to axial shaking; and (3) the likelihood of leakage under bent and elongated conditions. Each issue is verified through settlement experiments, a shaking-table test, and watertightness tests. Two types of countermeasure are proposed to suppress lateral misalignment, and new precast concrete conduits with a flexible joint structure and higher watertightness than conventional ones are developed.
ASCE-AMER SOC CIVIL ENGINEERS, 2022年02月, JOURNAL OF PIPELINE SYSTEMS ENGINEERING AND PRACTICE, 13 (1), 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
近年,農業用ため池の老朽化にともなう堤体改修工事が増加している.検討項目のひとつである堤体内浸潤線の予測に関して,一般的な改修工法である前刃金工法(傾斜コアを用いた改修)の設計では,傾斜コアの形状と上流側水位および堤体材の透水係数をもとに計算される.しかし,この方法では基礎地盤への浸透が発生しないという条件のもとで計算が行われ,実際の浸潤線と異なることが指摘されている.本研究ではFEM浸透流解析をもとに,現行の浸潤線計算式の問題点について整理した.その結果,傾斜コアの透水性が低い場合,現行設計法による浸潤線は安定計算上危険側に計算されること,および,基礎地盤内の浸透が堤体内浸潤線の上昇に影響することがわかった.また,この2つの問題に対して,各堤体材の透水係数を変数とする関数を用いることで,現行設計法の計算上の誤差を小さくし,より実際の浸潤線に近い結果を得る方法を提案した.
公益社団法人 農業農村工学会, 2022年, 農業農村工学会論文集, 90 (2), I_259 - I_266, 日本語, 国内誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
粗骨材寸法が大きい高強度なコンクリート材料にも適用できる回転式水中摩耗試験装置を開発した.本研究では,開発した装置において,安定した流況が発生し,かつ大きな摩耗作用が生じる試験条件を実験的に検討した.結果として,①水深40cm・回転速度70rpmの条件で安定した水流が発生すること,②短角柱状(19×19×20mm)の研磨材を用いることで大きな摩耗力が働くことが確認された.また,コンクリートやモルタルを対象とした促進摩耗試験から,供試体に発生する摩耗の特徴を検証した.その結果, 異種材料が隣接する供試体配置では,材料が切り替わる直下の供試体で異種材料間の影響を受ける可能性が示唆された.一方,このような異種材料間の影響を軽減するためには,同一材料の流下距離を長くとることが有効であることも確認された.
公益社団法人 農業農村工学会, 2022年, 農業農村工学会論文集, 90 (1), I_139 - I_148, 日本語, 国内誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
In this study, the combined effects of rainfall and earthquakes on earth dams were modelled using a 1/40 scale model embankment, spraying device, and shaking table. Two scenarios were tested: one where the embankment was subjected to seismic motion after rainfall, and another where the embankment was subjected to rainfall after seismic motion. When the rain occurred first, causing the phreatic line to rise, the excess pore-water pressure at the toe of the embankment was higher than if there had been no rainfall, and the seismic stability of the embankment deteriorated. When the shaking occurred first, cracks due to seismic motion promoted subsequent rainfall seepage, increasing the amount of eroded soil in the embankment. Thus, rainfall damage and seismic damage influence and exacerbate each other.
ELSEVIER SCI LTD, 2021年12月, SOIL DYNAMICS AND EARTHQUAKE ENGINEERING, 151, 106963 - 106963, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
農業用パイプでは地震時に埋戻し材料の液状化等に伴って曲管が変位し, 継手部で離脱する場合がある.そこで, 埋戻し材料のみが液状化する箇所において, 曲管の変位を防止するため, 埋戻し材料にグラウト及び固化処理土の固結工法を用いたスラスト力対策工法を提案し, 遠心振動実験によりその有効性を検証した.その結果, 埋戻し材料のみが液状化する場合には, 原地盤はほとんど変形せずに埋戻し材料の範囲内で管が大きく変位することと, スラスト力作用方向の管体側部に固結工法を用いることで, 地震時の管の変位量を大幅に低下できることが分かった.埋戻し部の砂地盤等で生じた過剰間隙水圧が固結工法内に伝達した場合でも, 固結工法は粘着力等によりスラスト抵抗力を十分に発揮できると考えられる.
公益社団法人 農業農村工学会, 2021年07月, 農業農村工学会論文集, 89 (2), I_271 - I_278, 日本語, 国内誌[査読有り]
The scour observed at the landside ground behind coastal protection facilities, such as seawalls and coastal dikes, due to tsunami overflows is the main reason for failures in such constructions. In this study, we focused on sheet-like (two-dimensional) scour countermeasures, which do not require large-scale excavation of the ground, and experimentally verified the effects of geonet and mesh sheets. By applying a vertical jet directly on the ground and increasing the external force, a situation close to the real scale conditions was reproduced. The experimental results show that the geonet material is able to significantly reduce the scour depth on both non-liquefied and liquefied grounds. We show that in the most effective case, the maximum pore-water pressure and the scour depth are reduced by about 91% and 86%, respectively, by the mesh sheet on the sand-bed surface.
TAYLOR & FRANCIS INC, 2021年06月, MARINE GEORESOURCES & GEOTECHNOLOGY, 39 (6), 649 - 658, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
To reduce the damage caused when a tsunami overflows coastal dikes, this study performs hydraulic experiments and numerical simulations and proposes a new method for slowing the tsunami by intentionally eroding parts of the ground. The effectiveness of the proposed method is assessed, velocity-reduction mechanism is clarified, and reduced tsunami velocity is predicted. Using crushed expanded polystyrene (EPS) as the ground material, vertical erosion is enhanced and a large depression is formed that changes the flow from supercritical to subcritical, thereby decelerating it. Assuming a constant tsunami overflow rate, the tsunami velocity after deceleration can be predicted with similar to 20% uncertainty.
WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD, 2021年04月, JOURNAL OF EARTHQUAKE AND TSUNAMI, 15 (2), 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
In this study, we report the damage characteristics of conduits in irrigation earth dams based on the surveys conducted on four dams with different conduit types (cast-in-place and precast types) and diameters (600-1000 mm). The damage condition (cracks, leakage, and joint separation) and the deformation of conduits were observed using a self-propelled measuring system with an inertial measurement unit (gyroscope and accelerometer) and a CCD camera. Results reveal that cracks were scarce in conduits, and most conduit deformations were accommodated by the joint separation. In particular, in the precast conduits, because the number of joints per unit length was more, the deformation tended to be allocated to several joints. Moreover, settlements of conduits were not simply convex in accordance with the overburden pressures but were significantly affected by intake structures and structural cutoff walls. Although, in the future, it is necessary to develop conduits with joints having both high sealing performance and flexibility, the results obtained from this study will provide important knowledge for this development.
SPRINGER HEIDELBERG, 2021年01月, PADDY AND WATER ENVIRONMENT, 19 (1), 239 - 247, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
矢板施工でパイプラインを敷設する場合,矢板引抜きにより,ひび割れの発生や管の変形が進行するなどの事例が報告されている.たわみ性管の場合,現行の農業用パイプライン設計基準では,基礎材の反力係数を経験的に小さく見積もることで矢板引抜きの影響を考慮しているが,施工条件等を合理的に反映できていないのが現状である.本研究では,矢板引抜き中の管変形と土圧変化ならびに重要な施工条件である矢板溝幅の影響を解明するため,二方向荷重計を備えたたわみ性模型管を用いて,溝幅を変えた条件で矢板の引抜き実験を実施した.その結果,管に作用する土圧の著しい低下および管の変形の多くは,矢板下端が管頂部を通過するまでに発生すること,また,溝幅を大きくしたケースでは,水平土圧の低下が抑えられるだけではなく,鉛直土圧も減少することで,管の変形が抑制されることが明らかとなった.
公益社団法人 農業農村工学会, 2021年, 農業農村工学会論文集, 89 (2), I_379 - I_386, 日本語[査読有り]
パイプライン敷設時,土留めを行う矢板施工では,埋戻し後の矢板引抜きによる埋設管への影響により,埋設管の変形や損傷等の被害が問題となっている.施工コスト削減を目的として,近年ジオグリッドを用いてパイプラインを浅く埋設することがあるが,施工時の埋設管への影響については未解明な点が多い.本研究では,パイプラインが浅く埋設された場合に矢板引抜きがたわみ性管に与える影響を解明するために,模型実験を行った.実験結果より,ジオグリッドと砕石を用いたケースでは,管側部の水平土圧が保たれることにより埋設管の変形が抑制されることが明らかとなった.しかしながら,矢板引抜きによって埋設管の支持角が減少し,管底に土圧が集中する可能性があることがわかった.
国際ジオシンセティックス学会 日本支部, 2020年12月, ジオシンセティックス論文集, 35, 179 - 184, 日本語[査読有り]
Large diameter pipelines in Japan are commonly buried in open-excavation using sheet piles because of the limited work sites and poor ground conditions. However sheet pile extraction is likely to cause significant damage to buried flexible pipes. In the Japanese current design guidelines for irrigation pipelines, influences of the sheet pile conditions have been ignored. In this study, model experiments were conducted to clarify the influences of ground density and sheet pile characteristics (the friction of the sheet pile, and the scale of the voids after sheet pile extraction) on the mechanical behavior of the buried pipes. Moreover, PIV (particle image velocimetry) analyses were carried out to evaluate the displacement of the backfill material around the pipe. The experimental results revealed that the deformation of the model pipe became large when the ground density decreased, and the sheet pile characteristics influenced the buried pipe during sheet pile extraction.
American Society of Civil Engineers, 2020年08月06日, Proceedings of the Pipelines 2020 Conference: Utility Engineering, Surveying, and Multidisciplinary Topics, 31 - 39, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
In this paper, shaking table tests were carried out on both a small-scale and a full-scale earth-fill dams with geosynthetic clay liners to examine their seismic performance. The behavior of these fully instrumented earth-fill dams when subjected to seismic loading was also simulated by numerical analysis. Firstly, in the small-scale shaking table test, no failure was observed along the geosynthetic clay liner when the earth-fill dam was subjected to seismic motion. Numerical analysis confirmed that the behavior of the model earth-fill dam was unaffected by the geosynthetic clay liner. Secondly, a comparative shaking table test was carried out on full-scale earth-fill dams, one with a sloping core zone and another with a geosynthetic clay liner. Both model dams showed similar acceleration response and deformation behavior. It should be mentioned that the acceleration response increased gradually toward the top of the dam, and the deformation, after shaking, was relatively large near the foot of the slope. These observations were successfully simulated by the numerical analysis.
ELSEVIER SCI LTD, 2020年04月, GEOTEXTILES AND GEOMEMBRANES, 48 (2), 190 - 197, 英語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Following the Great East Japan Earthquake, a massive tsunami caused serious damage to coastal dikes. Local scour at the ground behind these dikes reportedly causes dike failures. It is important to reveal the scour process to establish methods for effective scour countermeasures. Herein, we focus on geogrids. To verify this proposal and examine its design, flume-model experiments were performed for non-liquefied and liquefied grounds behind coastal dikes. The results showed that the scour amount and area were reduced drastically when geogrids were present. Geogrids on the sand-bed surface changed the direction of overflow water. Thus, a scour hole developed away from a coastal dike model. Furthermore, geogrids exerted a scour-reduction effect even during liquefaction.
TAYLOR & FRANCIS INC, 2020年01月, MARINE GEORESOURCES & GEOTECHNOLOGY, 38 (1), 64 - 72, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
近年, 刃金土不足などにより, ジオシンセティッククレイライナー(GCL)を用いたため池改修が増加しているが, その設計手法は確立されておらず, 長期性能も検証されていない.本研究では平成17年度にGCLにより改修されたため池を対象にその遮水機能の保持を検証するとともに浸潤線の位置を検討するため, 堤体内および池内の水位を約1年間現地計測した.また, 当現場を対象に, FEM浸透流解析を実施し, 浸潤線の位置推定に関して解析の適用性を検討した.現地計測結果より, GCLの遮水機能は十分に保持されていることが明らかとなった.また, 本計測期間内に生じた豪雨により, 浸潤線は1m以上上昇することが明らかとなった.さらに, FEM解析と現地計測結果は比較的良好な一致を示した.GCL無しの解析結果との比較からGCLによる浸潤線低下ならびに漏水量減少が示された.
公益社団法人 農業農村工学会, 2019年12月, 農業農村工学会論文集, 87 (2), I_357 - I_363, 日本語[査読有り]
Geosynthetic clay liners (GCLs), used to repair small earth dams, are typically installed with the GCL panel placed parallel to the upstream slope of the dam or on the surface of benches cut into the upstream side of the earth dam fill. While the former requires less earthwork, leading to a more cost-effective and rapid construction, it can potentially introduce a plane of weakness if the interface shear strength between the GCL and the cover soil is less than the shear strength of the cover soil. The inclusion of benches in the upstream slope of an earth dam can potentially be an effective strategy for reducing the significance of this preferential failure plane, resulting in an increased seismic performance during earthquakes. However, the expected increase in seismic performance has not yet been quantified in large-scale shaking table tests. In this study, a full-scale shaking table test on an earth dam with a GCL installed parallel to the upstream slope of the dam is reported and compared to previously published results from tests on an identical earth dam with the GCL placed in the benched configuration under the same seismic boundary conditions. The results indicate that, for the configuration tested, the seismic deformation of the benched installation was half of that of the earth dam with the GCL installed parallel to the slope, providing significant motivation for adopting the benched installation method. (C) 2019 Production and hosting by Elsevier B.V. on behalf of The Japanese Geotechnical Society.
JAPANESE GEOTECHNICAL SOC, 2019年12月, SOILS AND FOUNDATIONS, 59 (6), 1830 - 1844, 英語, 国際誌, 国際共著している[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
This paper reports results of full scale testing to further explore potential GCL damage mechanisms in earth dam retrofit applications in seismically active areas; in particular, to a) investigate whether shear displacements could reduce the magnitude of GCL panel overlap during earthquake shaking; b) explore the influence of gravel particles on GCL thickness at localised point of contact; and c) observe the consequences of an accidental exposure of an uncovered GCL to short duration rainfall in terms of moisture content and effects during subsequent compaction. The results of these experiments indicate that even under severe shaking no movements were detected at the GCL panel overlap. Whereas gravel particles were observed to locally reduce the thickness of the GCL to 2.2 mm, no plowing of the particle into the GCL occurred due to a lack of shear displacement at the interface, resulting in no localised internal erosion through the barrier. Furthermore, hydration of GCL panels during construction due to surface wetting was observed to result in a state of hydration less than its post-construction state. These results indicate that although each of the three GCL damage mechanisms cannot be ruled out to ever be relevant in practice, the performance of the GCL retrofitted earth dam tested was satisfactory under even severe Level 2 earthquake shaking, and suggests that the retrofitting of small earth dams with GCLs is a promising strategy to improve their static and seismic resistance.
ELSEVIER SCI LTD, 2019年08月, GEOTEXTILES AND GEOMEMBRANES, 47 (4), 502 - 513, 英語, 国際誌, 国際共著している[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
Twin pipelines are often constructed in one trench for effectiveness of water management. However, in the Japanese current design for pipelines, interaction of twin buried pipes is not considered at all and they are treated same as single pipes. In this study, in order to clarify the influence of the sheet pile extraction on twin buried pipes, model experiments were conducted. As a result, it has been revealed that the deflection of the twin buried pipes is less than that of a single pipe and the reduction of the deflection depends on the distances between the twin pipes.
International Society of Ocean and Polar Engineering, 2019年06月, Proceedings of the 29th International Ocean and Polar Engineering Conference, 2, 2383 - 2387, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
In Japan, a large number of old small earth dams are in critical need of repair due to leakage and poor earthquake resistance. In addition to cohesive soils, geosynthetic clay liners (GCLs) are used as impervious materials to repair such dams. This paper discusses the seismic performance of small earth dams, with reservoirs on their upstream side, repaired with a sloping core zone and a GCL on the basis of the results of full-scale shaking table tests performed at the E-Defense facility. The main focus is on the differences in mechanical behavior between the upstream and downstream sides of the dam. The results elucidate that the effective stress of the upstream embankment materials increased because of the undrained shear behavior of the compacted soils, although the deformation on the upstream side was larger than that on the downstream side. A large phase difference in the measured accelerations between the upstream slope and the downstream slope was also observed. Therefore, it is concluded that significant differences occurred in the dynamic behavior of the upstream side and the downstream side. (C) 2018 Production and hosting by Elsevier B.V. on behalf of The Japanese Geotechnical Society.
JAPANESE GEOTECHNICAL SOC, 2018年06月, SOILS AND FOUNDATIONS, 58 (3), 519 - 533, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Two-dimensional simulation was carried out using a fluid coupled-DEM (discrete element method) analysis on lateral loading experiments for a pipe buried in saturated sand. The interaction between soil and pore water was reproduced by dividing the model into solid and fluid phases. The variation of the excess pore water pressure was calculated on a fluid mesh based on the pore volume change and was then given to the soil particles in the solid phase. The head difference between the fluid meshes produced upward seepage to the soil model. Liquefaction was reproduced by the decrease of the contact force between the soil particles due to the upward seepage. The force-displacement curves obtained from lateral loading simulations showed good agreement with the experimental results under various effective stress conditions. Distribution maps of contact force and displacement of soil particles revealed displacement mechanism of the buried pipe and its surrounding soil. The variation of the void ratio and the excess pore water pressure with the pipe displacement could be reproduced to some extent, and the applicability of this analysis method to interaction problems has been verified.
Springer US, 2018年06月01日, Transportation Infrastructure Geotechnology, 5 (2), 93 - 113, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(学術雑誌)
The aim of the present study is to elucidate the soil-pipe interaction in saturated sand with different effective stress. A force-displacement curve that took into account the variation of the effective stress was formulated based on the results of lateral loading experiments on a model pipe. To reproduce liquefaction experimentally, the effective stress of the soil bed was controlled by the upward seepage induced by a hydraulic gradient. The model pipe was pulled laterally under either displacement or load control. The experimental results indicate that the normalised force-displacement relationships can be well approximated by hyperbolic curves under each hydraulic gradient. When the variation in effective stress is reflected in the submerged unit weight of the soil, the two coefficients of the hyperbolic curves also show a hyperbolic dependence on the unit weight, and the ultimate resistive force increases in proportion to the unit weight. The predicted force-displacement curve fits relatively well to the experimental results.
TAYLOR & FRANCIS LTD, 2018年, INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOTECHNICAL ENGINEERING, 12 (4), 420 - 428, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
In the present study, hydraulic model experiments were conducted to clarify the influence of liquefaction on the scour behind coastal dikes due to tsunami overflow. In particular, the variation of the scour profile (scour depth, scour length and scour area) due to liquefaction was discussed. Degree of liquefaction was controlled by upward seepage, which was induced by the head difference between a water tank and a sand bed. Six hydraulic gradients were applied to the sand bed. The experimental results showed that liquefaction had a significant impact on the scour profile. At high hydraulic gradient, slope failures occurred due to reduction of effective stress of the sand bed. As a result, scour length was increased by the slope failures. Furthermore, the maximum scour depth and scour area for high hydraulic gradient became smaller than that for low hydraulic gradient.
TAYLOR & FRANCIS LTD, 2018年, INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOTECHNICAL ENGINEERING, 12 (1), 40 - 45, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
In the repair work for aged small earth dams, geosynthetic clay liners (GCLs) are used as impermeable materials in addition to cohesive soils. However, the design standard for small earth dams using the GCLs is not established since there are few studies on their mechanical characteristics. In this study, in order to examine the mechanical characteristics of GCLs laid in embankments during earthquakes, cyclic direct shear tests were conducted on the internal bentonite layer of needle-punched GCL. The tests were performed under the conditions of the normal stress of 25 kPa considering the low confining pressure in embankments, and the amplitude of shear displacement of 0.5, 1.0, 3.0, and 5.0 mm. It was found that the shear strength decreased with the number of cycles on the tests, due to the rupture of needle-punching and pullout of it from geotextiles. Moreover, the results revealed that the amount of decrease in the shear strength increased, as the amplitude became larger.
American Society of Civil Engineers (ASCE), 2018年, Geotechnical Special Publication, 2018- (293), 365 - 372, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
東日本大震災では,津波の越流により防潮堤や海岸堤防などの海岸保全施設に甚大な被害が生じた.海岸堤防の被災要因の一つとして,津波による裏法尻の洗掘が指摘されている.我が国における海岸堤防の総延長を考慮すると,洗掘対策の要否および優先順位を検討することは極めて重要であり,これらを検討する上で,洗掘長や最大洗掘深などの洗掘形状を簡易に推定することは必要不可欠である.本研究では,水理模型実験を実施し,得られた実験結果と既往研究の結果から洗掘形状を渦の大きさおよび次元解析による2種類の方法で推定した.本研究にて導出された推定式は,実験結果および現地調査の結果を概ね予測できることが明らかとなった.
公益社団法人土木学会, 2017年10月, 土木学会論文集B2(海岸工学), 73 (2), I_1045 - I_1050, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
本研究では,従来工法である前刃金工法に必要な粘性土不足への対応として,遮水シート工法によるため池堤体の耐震性検証を目的に,実大規模震動実験を実施した.本実験では,前刃金工法および遮水シート工法による堤高3mの実大規模ため池堤体を土槽内に施工し,最大471Galの正弦波加振により地震時挙動と加振後の残留変形や損傷状況を比較・観察した.加振実験の結果,遮水シート工法で改修された堤体天端に,ベントナイトシートと土の剥離に起因する比較的大きなクラックが発生したが,漏水までは至らなかった.本報告では,加振前後に3Dレーザー計測による堤体の形状計測を行い,残留変形が上流側に変形傾向にあること,他の測定あるいは調査結果と概ね整合したこと,および幅10mm程度のクラックを捉えた計測結果について報告する.
公益社団法人土木学会, 2017年09月, 土木学会論文集A1(構造・地震工学), 73 (4), I_815 - I_826, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(学術雑誌)
A series of lateral loading experiments were conducted for a model pipe buried in saturated sand to obtain the relationships between the lateral resistive force and lateral displacement of the pipe. The model pipe was pulled laterally by an actuator after the effective stress of the soil bed was controlled by the upward seepage induced by a hydraulic gradient. The experimental results showed that the lateral resistive force increased non-linearly with the lateral displacement of the pipe. The relationship between the ultimate resistive force and the hydraulic gradient was linear. The force-displacement relationships were well approximated by hyperbolic curves under each hydraulic gradient. The relationships between the coefficients of the hyperbolic curve and hydraulic gradient were also approximated nonlinearly as hyperbolic curves.
American Society of Civil Engineers (ASCE), 2017年, Pipelines 2017: Planning and Design - Proceedings of Sessions of the Pipelines 2017 Conference, 44 - 53, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
現在,多くの農業用管路は老朽化によって改修の時期を迎えている.老朽化した管路は,漏水や流量低下および地震時に破損する危険性がある.老朽化した管路の改修工法として,管路更生工法が採用されている.しかしながら,地震時による地盤のせん断変形時において,老朽化した既設管が更生管に与える影響は未だ解明されていない.本研究では,地盤のせん断変形が更生管に与える影響を明らかにするために,せん断実験および2次元DEM解析を実施した.その結果,既設管が更生管の変形に与える影響度合いは損傷程度と地盤の相対密度に応じて,3つに分類されることが明らかとなった.また,既設管の損傷程度および地盤の変形係数,更生管の環剛性によって,地盤のせん断変形に対する更生管のたわみ量の予測式を提案した.
公益社団法人 農業農村工学会, 2016年12月, 農業農村工学会論文集, 84 (303), I_241 - I_249, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
In Japan, the total length of aging irrigation pipeline increases and requires a lot of repair work. As part of the repair work for an aging pipeline, pipe rehabilitation has been used. In this method, the inner pipe (rehabilitated pipe) is inserted into the outer aging pipe. Studies on the axial behavior of the rehabilitated pipe are not readily conducted although the influence of the outer aging pipe on the cross-section behavior of the inner pipe is evaluated by model tests, centrifuge tests, and FEM analyses. In this study, shaking table tests are conducted to verify the dynamic behavior along the axial direction of the inner pipe used for the method. To model inner pipes, polyvinyl chloride (PVC) and polyethylene (PE) pipe, which are 3040 mm in length and 140 mm in diameter, are used. To model outer pipes, different types of concrete pipes in length are used. Test results indicate that the amplitude of the bending strain of the PVC pipe with the outer pipe is large shortly after the pipe was moved horizontally due to liquefaction. In addition, the gradient of the bending strain increment to the horizontal displacement increment of the pipe end increases in proportion to the length of the outer pipe.
Springer US, 2016年06月01日, Transportation Infrastructure Geotechnology, 3 (2), 60 - 73, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
農業用排水用パイプラインとして使用されるたわみ性管は,地震時の地盤のせん断変形により斜交方向に変形するが,その変形挙動は未だ解明されていない.本研究では,外径140mmと150mmのたわみ性管を対象に繰返し単純せん断実験および2次元DEM解析を実施し,地盤のせん断変形がたわみ性埋設管の変形挙動に与える影響について検討した.実験結果から,地盤のせん断変形時において,鉛直・水平方向のたわみ量よりも,斜交方向のたわみ量が卓越し,地盤密度が大きいほどその傾向は顕著になることが明らかとなった.DEM解析によって,せん断ひずみに対するたわみ量の関係を精度良く再現していることを示した.また,地盤のせん断変形時に,たわみ性埋設管の斜交方向に地盤の接触力が作用することによって,管が変形することが明らかとなった.
公益社団法人土木学会, 2016年02月, 土木学会論文集A2(応用力学), 71 (2), I_869 - I_877, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Recently, a bentonite sheet is often employed in deteriorated earth-fill dams for preventing water leakage. However, it is concerned that a slipping type of failure may occur at the boundary between the bentonite sheet and the fill material in the event of seismic attack. In this paper, seismic behavior of a small-sized earth fill model inside which a bentonite sheet was mantled was examined in shaking table test, and it was simulated by numerical analysis. It is manifested in the shaking table test that a shallow slip surface developed in the fill above the bentonite sheet, and no harmful deformation was observed along the bentonite sheet when subjected to seismic motion, noting also that the shallow failure was successfully simulated by pseudo static limit equilibrium analysis. In addition, it was confirmed that the seismic response of the model earth-fill was unaffected by the existence of bentonite sheet as examined by FEM seismic numerical simulations.
公益社団法人 地盤工学会, 2016年, Japanese Geotechnical Society Special Publication, 4 (2), 27 - 30, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
Trenchless rehabilitations have often been used for repairing aging irrigation pipes. However, in the Japanese design standard for irrigation pipes, the design of the rehabilitations is not prescribed. Many of past studies have not dealt with the mechanical behavior of rehabilitated pipes under eccentric loading, and the behavior has not been understood. In this study, for investigating the mechanical behavior of the rehabilitated pipes under eccentric loading, model experiments and FE-analyses were conducted. In the experiments, the rehabilitated pipes were modeled by placing the aluminum segments around the polyvinyl chloride (PVC) pipes, and the pipes were loaded with the air-bag. The results indicated that the only liners under eccentric loading deformed in oblique directions with the shift of the loading positions. On the other hand, the deformations of the liners with the host pipes were dependent on both the directions of loads acting on the liners and the damage states of the host pipes.
American Society of Civil Engineers (ASCE), 2016年, Pipelines 2016: Out of Sight, Out of Mind, Not Out of Risk - Proceedings of the Pipelines 2016 Conference, 1698 - 1709, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
In Japan, a sheet-pile method is often used to install pipelines with large diameter into the ground because of narrow work sites and high groundwater levels. However, voids develop in the ground associated with the extraction of sheet-piles. Therefore, the ground around the buried pipes rapidly deforms, and the earth pressure acting on the pipes changes. In this paper, in order to investigate the mechanical behavior of the buried pipe during sheet-pile extraction, two-dimensional analyses by discrete element method were conducted. In this analysis, sheet-piles with three kinds of embedded length was installed, and flexible pipe having diameter of 1.0 m was modeled and backfilled in sand or cohesive soil. The result of the analyses indicated that the sheet-pile extraction led to the development of a loose area in the ground. The loose area resulted in settlement and deflection of the flexible pipe. Especially in the case of cohesive soil, the settlement and deflection were larger than expected.
American Society of Civil Engineers (ASCE), 2016年, Pipelines 2016: Out of Sight, Out of Mind, Not Out of Risk - Proceedings of the Pipelines 2016 Conference, 1207 - 1217, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
In this study, distinct element method (DEM) analysis and slip analysis based on the simplified Bishop method have been carried out in order to investigate stability of a caisson-type breakwater under tsunami-induced seepage and establish the design method of the caisson foundation. The effect of seepage on the bearing capacity of the caisson foundation was introduced as the reduction of the effective weight of the rubble mound in the both analyses. As a result of the distinct element (DE) analysis, it has been revealed that the shear strain of the rubble mound increases due to the tsunami-induced seepage. Moreover, from the slope stability analysis, it has been indicated that the safety factor decreases by 7–10 % due to the seepage force, which is approximately corresponding to the increase rates of shear deformation in DE analysis.
Springer US, 2015年09月01日, Transportation Infrastructure Geotechnology, 2 (3), 120 - 138, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
In Japan, a trenchless rehabilitation method has often been used for replacing aging irrigation pipes because of the economical reason. With the method, damaged host pipes are repaired with new pipes. Namely, the rehabilitated pipeline system comprises two pipes: a damaged host pipe and a liner. The mechanical behavior of liners is influenced by host pipes. In the present study, in order to reveal the mechanical behaviors, centrifuge model tests were carried out under various conditions including the damage levels of the host pipe, the positions of surcharge load, the ring stiffness of the liner, and the stiffness of the backfill. Test results indicate that the deflection of the liner increases with the damage level of the host pipe, and the influence of the host pipe on the liner is negligible when the host pipe reaches the ultimate damaged state. In addition, the strain concentration occurs at the crown of the inner due to the contact between the edge of the damaged host pipe and the liner. The strain concentration is reduced by 20 % with the increase of the ring stiffness of the liner. It is also revealed that the strain concentration appears even if the stiffness of backfills increases.
Springer US, 2015年09月01日, Transportation Infrastructure Geotechnology, 2 (3), 139 - 154, 英語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
昭和24年に土地改良法が制定されて以降,開発・造成が進められてきた農業用水の供給に関わる基幹的な用排水路の総延長は約4万5千kmにのぼる.近年,これらの施設では老朽化が進行し,更新時期を迎えているものが増加してきているため,この膨大なストックに対して機能保全を目的とした効率的な機能診断手法の構築が急務である.本研究では,これらの水路施設において,地中構造物であるパイプラインとして過半数以上使用されているダクタイル鋳鉄管を例として取り上げ,現状の診断手法と課題をとりまとめた.また,ダクタイル鋳鉄管に発生する劣化の大勢を占める腐食の形態を分析し,腐食部を模擬した試験体を作製して横波共振法による損傷検出実験を実施した.その結果,試験体に作製した模擬損傷と健全部の測定波形を比較することにより,模擬損傷部の検出が可能であることを確認した.また,測定波形のパワースペクトル量を用いて分類する劣化度評価についても考察を行い,その有効性を明らかにした.
公益社団法人農業農村工学会, 2015年02月, 農業農村工学会論文集, 83 (295), 31 - 38, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
液状化が発生した地盤では埋設パイプラインの被害は甚大なものとなる.しかしながら,液状化地盤におけるパイプラインの挙動は未解明な部分が多く,その耐震設計手法を体系的に確立するには至っていない.特に,農業用パイプラインなどの圧力管路の曲管部では内水圧によりスラスト力が常時作用し,曲管背面の受働土圧などで安定するように設計されるが,液状化時にその抵抗力が減少することまでは考慮されていない.本研究では,液状化地盤においてスラスト力を受ける管の水平抵抗力に着目した模型実験を実施した.その結果,液状化時には管の水平変位量が大きくなり,水平抵抗力が大きく減少することがわかった.また,液状化時の水平方向地盤反力係数は飽和時の1/7から1/8に低下することが明らかとなった.
公益社団法人農業農村工学会, 2015年02月, 農業農村工学会論文集, 83 (295), 77 - 83, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
Copyright © 2015 by the International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE). This paper discusses the experimental findings pertaining to the instability of breakwater foundation during huge tsunamis. A tsunami experiment system in a drum centrifuge was applied to reproducing the tsunami-induced seepage flow in the mound. The emphasis is placed on observations of the occurrence of seepage-induced instabilities in the mound around the toe of the caisson. It was found that the seepage-induced instability of the foundation could bring about the significant displacement of the caisson, leading to the breakwater failure. The scour of the rubble mound and erosion of the sand bed were also observed under continued tsunami overflow.
2015年, Proceedings of the International Offshore and Polar Engineering Conference, 2015-January, 846 - 850, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
In Japan, the main irrigation pipeline network is increasingly getting older and losing its function due to deterioration. The concept of in-situ rehabilitation for aging pipelines, which can improve the performance of a damaged pipe by installing new pipeline inside of the existing aging pipeline, has gained increasing attention. However, the seismic mechanical behavior of pipeline rehabilitated by this method is not substantially clear. In this study, to clarify the effect of damaged outer pipe on the inner pipe, shaking table tests were conducted for the buried pipe in liquefied ground. To model the inner pipe, polyvinyl-chloride (PVC) and polyethylene (PE) pipe were used. To model the outer aging pipe, different types of concrete pipes in length were used. The test results indicated that the amplitude of the bending strain in PVC pipe sharply increased due to the stress concentration at the gap between outer pipes. Additionally, the deflection mode of the pipe was categorized into two main types bow-shaped deformation and pendulum-shaped deformation.
American Society of Civil Engineers (ASCE), 2015年, Pipelines 2015: Recent Advances in Underground Pipeline Engineering and Construction - Proceedings of the Pipelines 2015 Conference, 316 - 324, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(学術雑誌)
研究論文(大学,研究機関等紀要)
A coastal area in the Tohoku District was fatally damaged by the Great Tohoku Earthquake that occurred in Japan. However, the mechanism of the tsunami disaster for the coastal structure has not yet been completely revealed. In this paper, we discuss the tsunami disaster and how the multi-scaling problems and multi-phase interactions among the soil and water affect structures. Based on centrifuge tests and smoothed-particle hydrodynamics (SPH) simulations with tsunami-soil-structure interactions, the breakwater caused destabilization by scouring the seabed soil, which was a result of the tsunami seepage flow and, consequently, the ground strength decreased. Therefore, a bearing-capacity failure may occur in a breakwater exposed to long-acting tsunami forces due to the decrease in the rigidity of the seabed soil. © 2014 American Society of Civil Engineers.
American Society of Civil Engineers (ASCE), 2014年, Geotechnical Special Publication, 236 (236), 528 - 537, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
This paper discusses an experimental study on the pipe rehabilitation method for the purpose of establishing a fundamental design standard. In this method, as the new pipe is directly inserted into the aging pipe, there are several possibilities in terms of cost reduction. It is not clear how the damaged outer pipe mechanically influences the inner pipe through interaction with the surrounding soil when an external force is applied to the ground. In this study, centrifuge model tests for the buried pipe are carried out. The test results indicated that deformation mode of the new pipe largely depends on the damage level of the outer pipe. When the damage state is not serious, the outer pipe protects the inner pipe from deforming and behaves positively. However, the outer pipe, if at ultimate limit state, has almost no influence on the mechanical behavior of the inner pipe. Additionally, the concentration of stress within the inner pipe tends to occur at the position where there is cracking of the outer pipe in a certain damaged condition. © 2014 American Society of Civil Engineers.
American Society of Civil Engineers (ASCE), 2014年, Pipelines 2014: From Underground to the Forefront of Innovation and Sustainability - Proceedings of the Pipelines 2014 Conference, 1040 - 1048, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
東北地方太平洋沖地震では,防波堤堤頭部捨石マウンドの洗掘やこれに伴う支持力不足から多くの防波堤が倒壊した.本研究では,津波による防波堤堤頭部の安定性を検討するため,遠心力場での津波流れの実験とCADMAS-SURF/3Dによる数値解析を実施した.その結果,津波の流れにより捨石マウンドが大規模に洗掘を受けること,またその範囲は数値解析による流速分布と既往の式により概ね予測できることが明らかとなった.さらに,対策工法を提案し,その効果検証を行った.その結果,礫材をメッシュに詰めたユニットをマウンドに積層して,隅角部にLブロックを設置した場合,ブロックの埋没や周辺ユニットの沈下など部分的損傷は発生したものの,大規模崩壊へは至らず,津波に対して粘り強い構造であることが検証された.
土木学会, 2013年09月, 土木学会論文集B3(海洋開発), 69 (2), 461 - 466, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
人工干潟の造成では,潜堤や護岸を築造した後に浚渫土などの中詰め材を投入し,その後覆砂を行っている.基盤が良好な場合,直接のレキ材投入による潜堤や護岸の造成が可能であるが,軟弱な場合,事前に地盤改良などを要する.本研究では,軟弱な海底地盤上への干潟造成を想定し,潜堤についてはレキ材の替わりに袋状のジオメンブレンに周辺の浚渫粘性土を注入した袋体の適用性について検討を進めている.本報では正規状態に近い海底地盤上に高さ3m以上の潜堤を安定的に構築することを目標として,遠心力模型実験および数値解析により潜堤の安定性や変形挙動について検証した.
土木学会, 2013年09月, 土木学会論文集B3(海洋開発), 69 (2), 1066 - 1071, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(研究会,シンポジウム資料等)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(学術雑誌)
管理型処分場の遮水材として使用されるサンドマスチックは,環境中の特に高温域において強度低下し変形追随する機能を有している.サンドマスチックを傾斜堤外周護岸の側面遮水工(遮水シート)と底面遮水工(難透水層)の接続材料に適用する際の設計に資する知見を得るために,遠心力模型実験により強度特性を把握し,FEM解析により土質定数の影響や,遮水シートの影響等を評価した.
遠心力模型実験の結果,サンドマスチック上に一定厚の土被りによる拘束を与えることで偏荷重が作用しても変形が抑制できること,25℃以上でのみかけの粘着力は2.5kN/m2と評価できること,作用する荷重が小さければみかけの粘着力も小さくなることが確認できた.FEM解析の結果,内部摩擦角の大きな材料を使用することや,遮水シートの摩擦係数が大きな場合は,護岸安定が増大することが確認できた.
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
本報は海面管理型廃棄物最終処分場の遮水シートに関して,折れ曲げ部の品質確認試験を行ったものである.施工において,遮水シートのシワや弛みなどが放置された状態で覆土されると,遮水シートに折れ曲げ部が発生することが予想される.この場合,折れ曲げによる局所的な母材の伸びによって,厚みの低減や材料の応力緩和などにより品質低下が懸念される.今回は,高比重の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)製の遮水シートを用いて,折れ曲げ回数(1回折り,2回折り),載荷荷重,載荷時間を現場条件に対応させた試験片に対して,引張試験および水圧膨張試験により品質確認調査を行った.試験の結果,今回の載荷応力レベル,折れ曲げ回数,および載荷時間の範囲内において,遮水シート折れ曲げ部の強度低下は認められないことが分かった.
ジオシンセティックス学会, 2011年12月, ジオシンセティックス論文集, 26, 127 - 130, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
In this study, centrifuge tests and numerical analyses for a movable L-shape breakwater subjected to tsunami were conducted in order to discuss the wave pressure. As a result of tests, it was revealed that the movable L-shape breakwater was stable for tsunami due to the vertical water pressure acting on the upper surface of the breakwater. In addition, the up-lift force was reduced from 30 to 40 % using an impermeable sheet. The level and the distribution of wave pressure in centrifuge tests were in good agreement with the results of numerical analyses. Furthermore in this study, the simple method to estimate the wave pressure was suggested. The suggested estimation method was also in good agreement with the test results.
土木学会, 2010年11月, 土木学会論文集B2(海岸工学), 66 (1), 791 - 795, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
農業用パイプラインなどの圧力管屈曲部では,屈曲角度と内圧に応じてスラスト力が発生する.著者らは,ジオグリッドとアンカープレートを用いた耐震性に優れたスラスト防護工法を提案し,これまでの研究において,模型実験および数値解析を行い,当工法の有効性を明らかにした.さらに,画像解析からアンカープレート前方地盤の破壊メカニズムを明らかにし,破壊面に作用する力のつりあいから水平抵抗力算定方法を提案した.しかしながら,これまでに提案した算定式にはジオグリッドの伸び特性が考慮されておらず,詳細な設計に至っていないのが現状である.本論文では,ジオグリッドの伸び特性を考慮した水平抵抗力の算定式を示し,当工法の設計手法を提案した.
公益社団法人 農業農村工学会, 2010年02月25日, 農業農村工学会論文集, 78 (1), 33 - 40, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
A method for thrust restraint using liquefied stabilized soil (LSS) is proposed in this paper. LSS has been used as backfill material of pipelines recently, but it is not readily known how the bends of pipelines behave when backfilled with the LSS. We expect that the LSS is an effective backfill material against a thrust force. Model pit experiments using a model pipe having a diameter of 260 mm were carried out in order to examine the effectiveness of the LSS for the thrust restraint of a buried bend. The LSS was applied to the passive area of the model pipe and dry silica sand was used as backfill material. The model pipe was laterally loaded at a speed of 1 mm/min after backfilling to simulate the thrust force. The lateral resistance and the horizontal displacement of the model pipe were both measured. The earth pressure distributions of the passive ground were observed. In addition, numerical analyses using the distinct element methods (DEM) were carried out to simulate the model tests. The results of the model experiments showed that the lateral resistance of the bend in using the LSS was increased. It was verified that the LSS is an effective backfill material to some extent for thrust restraint. Moreover, the numerical analyses clarified the resistance mechanism of the proposed method. © 2010 ASCE.
2010年, Pipelines 2010: Climbing New Peaks to Infrastructure Reliability - Renew, Rehab, and Reinvest - Proc. of the Pipelines 2010 Conference, 386, 1244 - 1254, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
筆者らは,圧力管曲部に作用するスラスト力の対策工法として,ジオグリッドを用いた軽量なスラスト防護工法を提案し,これまでに模型実験,数値解析,大規模模型埋設実験験ならびに振動台実験などによって当提案工法がスラスト対策工法として有効であり,耐震性に優れていることを明らかにしてきた.本研究では,サイホン部緊急布設替えの施工に際して,当提案工法を採用し,管内水圧,周辺地盤の土圧,ジオグリッドの発生ひずみを計測した.計測結果から,現場においても当提案工法の有効性が実証された.
ジオシンセティックス学会日本支部, 2009年12月, ジオシンセティックス論文集, 24, 165 - 170, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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研究論文(学術雑誌)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
農業用パイプラインなどの圧力管曲部には内圧と曲がり角度に応じてスラスト力が作用する.著者らはこれまで,アンカープレートならびにジオグリッドを用いた軽量なスラスト対策工法を考案し,模型実験および数値解析から,その有効性ならびに抵抗メカニズムに関して検討した.本論文では,土被りおよび防護部の形状寸法を変えた模型実験を実施し,模型地盤表面の画像解析から当提案工法による地盤の破壊メカニズムについて検討するとともに,アンカープレート前方における地盤の破壊面を仮定し,破壊面に作用する力のつり合いから付加抵抗力の算定式を提案した.さらに,算定値と模型実験との比較を行った.その結果,提案算定式により当工法の付加抵抗力を精度良く予測できることが明らかとなった.
公益社団法人 農業農村工学会, 2009年02月25日, 農業農村工学会論文集, 77 (1), 43 - 51, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
内圧管路の屈曲部にはスラスト力が作用する.通常,このスラスト力に対し曲管は背面地盤の受働抵抗力により支持される.農林水産省設計基準において,曲管に作用する受働抵抗力は,ランキンの受働土圧から算出される水平抵抗力の65%と規定されている.本研究では,曲管の背面地盤をジオグリッドにより補強する新たなスラスト防護工法を考案し,当工法を対象とした水平載荷模型実験を行った.その結果,当工法によって水平抵抗力が増加することが確認された.さらに,個別要素法を用いた数値解析により水平載荷模型実験をシミュレートし,当提案工法による水平抵抗力増加メカニズムについて検討した.その結果,補強領域地盤の一体化により水平抵抗力が増加していることが明らかとなった.
ジオシンセティックス学会日本支部, 2008年12月, ジオシンセティックス論文集, 23, 127 - 132, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
圧力管曲管部に発生するスラスト力に対して,一般的にコンクリートブロックが曲管部に打設される.しかしながら,地震時にコンクリートブロックが曲管部の大きな変位や,隣接管の離脱などを生じさせることが報告されている.その対策として,著者らはジオグリッドを用いた軽量スラスト防護工法を提案し,これまでに,水平載荷実験や実規模実験,数値解析などを行い,当提案工法がスラスト防護工法として十分有効であることが明らかとなった.しかしながら,当提案工法の耐震性は明らかにされていない.そこで本研究では,当提案工法の地震時挙動を明らかにし,耐震性を検討するために振動台実験を行った.実験結果から,液状化地盤において,曲管部に当工法を用いた場合,管の水平移動量が抑制され,また曲管部の離脱が抑制されることが確認された.
ジオシンセティックス学会日本支部, 2008年11月, ジオシンセティックス論文集, 23, 133 - 138, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
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圧力管曲部には内圧と曲がり角度に応じてスラスト力が作用する.著者らはジオグリッドならびにアンカープレートを曲管部に用いた耐震性の高いスラスト対策工法を考案し,水平載荷模型実験および数値解析から,その有効性を明らかにした.また,当工法により付加される水平抵抗力の算定を行った.しかしながら,これまでの算定式にはジオグリッドの伸び特性が考慮されておらず,詳細な設計に至っていないのが現状である.本論では,ジオグリッドの伸び特性を考慮した水平抵抗力の算定式を提案した.さらに,口径300mmの模擬管路を用いて行った実大規模実験の結果と比較を行い,提案式の予測精度について検討を行った.
ジオシンセティックス学会日本支部, 2007年11月, ジオシンセティックス論文集, 22, 253 - 258, 日本語[査読有り]
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研究論文(大学,研究機関等紀要)
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The very weak peat soil stretches over Sorachi District in Hokkaido which is an extremely important agricultural area. There are many agricultural facilities that encounter geotechnical problem, such as long-term settlement. The settlement of the bedding of pipeline has been a serious problem. In this study, two types of field tests were conducted using the Fiber-reinforced plastic mortar pipe and polyvinyl chloride pipe having diameters 700mm and 350mm, respectively. By changing the bedding materials using sand and peat, comparison experiments were carried out on the deflection of pipe and circumferential strains, and pipe settlements. Contrary to existing design specifications that require sand as bedding material, the test result showed that the deflection of pipe using the peat as bedding material was smaller than that of sand. Copyright ASCE 2006.
ASCE, 2006年, Proceedings of the 2006 Pipeline Division Specialty Conference - Pipelines 2006: Service to the Owner, 211, 81, 英語[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
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研究論文(国際会議プロシーディングス)
The thrust force generated due to internal water pressure in a pipe tends to move the bend of underground pipeline to the backside. This thrust force is supported by the passive soil pressure at the back of the ground. The thrust force is commonly resisted by the concrete block at the bend. The earth pressure distribution at the back of the ground as the pipe moves laterally is not readily known. In addition, concrete block is not desired in the event of earthquakes because of its inertia force to move. In this paper, pit tests were conducted using a model pipe having a diameter of 90 mm. in a dry sandy ground. Geosynthetic was used as. anchor to resist the movement of the pipe. In addition, similar tests were conducted using a model pipe of square surface assuming it as a concrete block. The resisting force acting on the model pipe and the earth pressure in the sand. ground were measured as the pipe moved horizontally in the ground. The development of slip surface in the backfill ground surface was also investigated. The test results showed that proposed lightweight method that used geosynthetic had significant effect in improving the resistance against thrust force.
AMER SOC CIVIL ENGINEERS, 2004年, GEOTECHNICAL ENGINEERING FOR TRANSPORTATION PROJECTS, VOL 1, 126 (126), 609 - 616, 英語, 国際誌[査読有り]
研究論文(国際会議プロシーディングス)
本論では,ジオシンセティクスを活用したスラスト防護工法の有効性を明らかにするため,∅90の模型パイプを対象に,乾燥砂地盤内で横引き実験を行い,その抵抗力について検討した.その結果,パイプの後方にジオグリッドを鉛直方向に設置する工法が,スラスト防護工法として極めて有効であるこが明らかになった.さらに,そのメカニズムについてDEM解析から検討を加えた.
ジオシンセティックス学会日本支部, 2003年12月, ジオシンセティックス論文集, 18, 215 - 220, 日本語[査読有り]
研究論文(学術雑誌)
[査読有り]
記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)
近年,地球温暖化に起因する気候変動や極端気象による各種災害が頻発している.また,地震による大規模被害も多く生じており,考慮すべき地震動を含め,降雨を考慮したため池堤体の耐震性を検討する必要があるものと考えられる.本研究では降雨あるいは地震を再現し,先行する事象・外力による損傷レベルによる最終的な被害様相の違いを確認するため,典型的なため池堤体模型を用いた降雨・振動実験を実施した.実験では,土槽内に同一断面のため池堤体を2 ケース作製し,「先行降雨+地震」,および「先行地震+ 降雨」のケースで振動実験を実施した.一連の実験から,1)降雨前の振動台実験において,盛土上流側の加速度応答が大幅に増幅された.2)降雨と震動台実験の順序の違いにより,ため池堤体の残留変形が異なることを確認した.これは,降雨浸透過程の違いによるものであり,堤体内の飽和度の変化がため池堤体の耐震性と残留変形に及ぼす影響が明らかであることが示唆された.In Tokyo, inland floods occupy about 80 percent of the economic damages caused by floods. Thus, a countermeasure to inland floods is an important issue. In this study, the factors contributing to inland floods in Tokyo are analyzed with the discrimination analysis using the rainfall data derived from X-band multi-parameter radar and the grid data of national land information. The results showed that the most important factor contributing to the occurrence of inland floods in Tokyo is the maximum hourly rainfall. When hourly rainfall exceeds 50 mm, inland floods tend to occur. The area ratio of depressed ground and buildings also contribute to the occurrence of inland floods. On the other hand, gradient of the topography has negative contribution.
防災科学技術研究所, 2021年01月26日, 防災科学技術研究所研究資料 = Technical Note of the National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience, 457, 1 - 29, 日本語[招待有り]
記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)
近年のため池改修では,ベントナイト系遮水シート(GCL)を用いて改修する事例が増えている.既 往の研究で GCL および従来の前刃金工法を用いた堤体を対象とした実大規模震動実験で,両者の耐震 性が検証された.実際の施工では,GCL を継ぎ足す場合に重ね合わせ部が設けられる.また,階段状 のみならず直線状に設置される例も見られる.しかしながら,GCL 重ね合わせ部や設置方法の違いが 堤体の安定性におよぼす影響は明らかでない.そこで本研究では,重ね合わせ部および直線状に設置 された GCL を有する堤高 3 m の堤体を対象に震動実験を行い,既往研究の連続かつ階段状に設置され た GCL を有する堤体との比較検討を行った.実験結果から,レベル2 地震動により,重ね合わせ部の 相対変位は発生しないことが明らかになった.さらに,クラック発生状況および堤体の変形状況から, 直線状よりも階段状に設置した堤体の方が耐震性が高いことが明らかになった.Recent years, Geosynthetic Clay Liners (GCLs) have been used to repair deteriorated small earth dams as impermeable materials. In a past study, the seismic performance of the embankment, in which a continuous GCL was installed in a stairs shape was verified. When retrofitting a embankment with GCL, GCL panel overlap can be introduced. In addition to a stairs shape, GCLs are used in a straight shape. However, the effects of GCL panel overlap and difference of installation methods on the seismic performance of the embankments remain unclear. In this study, full-scale shaking table tests were performed for 3 m embankment models with GCLs installed in a stairs shape and a straight shape, which were compared with the embankment with a continuous GCL in the past study. As a result, it was indicated that no change in GCL overlap length occurred due to shear displacement associated with Level2 shaking. Moreover, comparing the damage survey of embankments, it was revealed that the seismic performance of the straight shape is lower than that of the stairs shape.
防災科学技術研究所, 2019年01月29日, 防災科学技術研究所研究資料 = Technical Note of the National Research Institute for Earth Science and Disaster Resilience, 425, 1 - 102, 日本語[招待有り]
記事・総説・解説・論説等(学術雑誌)
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その他
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記事・総説・解説・論説等(商業誌、新聞、ウェブメディア)
記事・総説・解説・論説等(その他)
近年、ジオシンセティックス等を用いた補強盛土が広く普及してきている.このような補強盛土においては,周辺地山からの湧水や雨水排水などを主目的として,排水パイプが埋設される場合があるが,補強盛土中に埋設されるパイプの挙動特性は明らかになっておらず,適切な設計手法の確立が望まれているところである.今回、二方向ロードセルを20個配置したφ150のたわみ性模型パイプを作製し,中型土槽を用いた埋設実験を実施し,沈下に伴うパイプならびに周辺地盤の挙動について検討した.
公益社団法人 地盤工学会, 2003年, 地盤工学研究発表会 発表講演集, 38 (0), 1767 - 1768一般書・啓蒙書
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令和元年度には,先行降雨がため池堤体の耐震性に及ぼす影響ならびに地震により損傷を受けた堤体の降雨侵食特性を解明することを目的として,遠心力場での加振+降雨実験を実施した.さらに,ため池堤体への降雨浸透特性,特に定常状態に至る時間とその浸透強度(終期浸透強度)を解明するため,前年度に作製した降雨装置ならびにアクリル土槽を用いて,室内降雨実験を実施した.具体的な実験条件および結果は以下の通りである. 遠心力模型実験は,高さ200mm,天端幅75mm,法面勾配1:1.5のため池堤体模型を対象に貯水位160mm,40Gの遠心力場にて,降雨および加振を与えた.降雨強度は25mm/hとし,入力加速度は300galおよび500galとした.実験結果から,先行降雨により堤体内浸潤線が上昇し,堤体の耐震性が低下することがわかった.また,地震により堤体表面に亀裂が生じた場合,その後の降雨浸透は促進され,侵食による堤体の変形が大きく現れた. 降雨浸透実験については,実際にため池堤体として用いられる土質に近い材料を用い,斜面勾配はため池設計指針を参考に1:1.8とした.締固め度は,D値で92%と85%ととし,降雨強度は,35.5mm/h,51.9mm/h,74.9mm/hと3種類の条件とした.実験結果より,終期浸透強度は,D値92%の場合,降雨強度によらず一定となるが,D値85%の場合,降雨強度の増加に従い増加した.また,D値85%の場合,降雨強度の増加に従い,地盤表面の侵食量が増加した.このことから,地盤表面の侵食量が終期浸透強度に影響を及ぼす可能性が示された.さらに,既往研究で示されている地盤表面に働く剪断力,飽和透水係数,終期浸透強度の関係を広範な地盤に適用可能な形に発展させ,終期浸透強度の予測式を提案した.
豪雨や津波など水による侵食や洗掘で土構造物が破壊される事例は多い.本研究では,ため池と海岸堤防を対象に新たな侵食・洗掘対策法を考案するとともに,地盤の一部を意図的に侵食させること(侵食の促進)による減災の可能性を各種実験により検証した.その結果,地盤の一部を水中比重の小さい材料に置換することで,侵食が促進された.また,侵食促進により海岸堤防背後に窪地を形成することで水平方向の流速が低下した.ため池の天端に高低差を設けた条件で実施した越流実験では,法面の侵食は先行する上部の侵食痕や石や根の存在により複雑に進展するため,天端の起伏だけで侵食を制御することは困難であることがわかった.
東日本大震災や過去の被災例から判断して,パイプラインの弱点は屈曲部近傍に集中している.圧力管路屈曲部のスラスト対策として,重量物であるコンクリートブロックを用いる工法が一般的であるが,管路の耐震性を向上させるためには,より軽量なスラスト対策工法を開発する必要がある.本研究では,管路屈曲部の水平変位時の力学挙動の解明とジオグリッドならびに砕石を用いた新たな対策工法の考案およびその実用化に向け,各種模型実験を実施した.実験結果より当提案工法の液状化地盤内での有効性を検証するとともに当工法により付加される水平抵抗力の算定手法を提案した.
東日本大震災では,巨大津波により海岸堤防に甚大な被害が発生した.現地調査の結果,海岸堤防陸側地盤の局所的な洗掘が破堤原因として報告されている.今後,巨大地震の脅威が迫る中,海岸堤防背後地盤の洗堀現象を解明し,有効な対策を確立することが喫緊の課題である.
本研究では,水理模型実験,鉛直噴流実験を実施し,液状化が洗堀に与える影響を明らかにするとともに,液状化を考慮した洗堀対策を提案し,それらの効果を検証した.また,津波越流により生じる洗堀形状の簡易予測手法を提案した.調査結果と比較したところ,概ね予測値と一致することから,当推定手法の妥当性が検証された.