塩原　祐希

透明土を用いた土骨格構造の違いによる浸透流の変化の直接計測

大塚　悟

近年，大型台風や集中豪雨による降雨量の増加に伴い，洪水や斜面の地滑り，河川堤防の破堤等の自然災害が全国各地で頻繁に発生している．最近では2018年7月にも西日本豪雨により岡山県倉敷市真備町の小田川で発生した洪水による破堤が起こり，真備町の三分の一が水没し，約4,600戸の家屋が浸水するといった被害が発生した．西日本豪雨以外にも近年では毎年のように自然災害による被害が発生している．堤防破壊など土木構造物が損傷を引き起こす主なメカニズムは①越水による破壊②浸透によるのりすべり③内部侵食による破壊の3つが挙げられ，堤防などに影響を与える破壊の原因は，約30~50 %が地盤の内部侵食であるとされている．
この内部侵食とは浸透流によって土構造物内部の土粒子が侵食され浸透流とともに徐々に下流へ流亡する現象を指す．内部侵食現象は地盤内部で発生するため被害の状況を直接的に確認することができない． そこで，本研究ではRIMS技術を用いて直接見ることができない内部の浸透流を可視化させる実験方法を用いて簡易的な模型実験を通して土骨格構造の違いによる浸透流の特性を把握することを目的としている．レイノルズ数による流体の状態に応じた浸透流の特性を把握する研究が存在しているが，層流状態から乱流状態まで一貫して幅広い範囲で観察した研究は存在しておらず検討の余地が残されている．また，土骨格構造の違いによる浸透流の変化を観察した研究の検討が必要である．以上のことより，本研究では層流状態から乱流状態まで幅広く流体の状態を変化させ土骨格構造による違いによる浸透流の挙動を観察することを目的として模型実験を行った．
　実験結果から，3mm~10mmの粒子分布が存在している場合でも,今回の実験方法で間隙中の浸透流を直接観察できることが分かった．また,レイノルズ数の大きさによって浸透流速の分布が変化する傾向は土骨格構造が変わった場合でも同様に確認することができた．また,同じ範囲のレイノルズ数で異なる土骨格構造のケースを比較した場合,流速の大きさ分布の最頻値の頻度や最大値の大きさに違いが見られた.今後は，今回の模型実験を模擬した浸透流の数値解析の実施を行う．