ため池堤体の細粒分流出を再現した実験システムの構築と流出進行メカニズムの解明

貯水を目的としたため池堤体や河川堤防の土構造物内部では，粗粒な土粒子が形成する間隙空間を細粒な土粒子のみが流出する現象であるサフュージョン（細粒分流出）が発生し，潜在的に透水性の増加や地盤耐力の低下を引き起こしていることが分かっている。しかし，それが土構造物に与える影響は元より，その発生や進行のメカニズム，発生要因についても十分に解明されていない。本研究課題の目的は，細粒分流出現象を再現するための実験システムを構築し，細粒分流出の発生・進行メカニズムを解明することである。本研究では，細粒分流出現象を再現するための円筒型カラム通水装置を作製し，模型地盤の上載圧の大きさ，および動水勾配の変動が細粒分流出に与える影響を調べた。新たな実験システムを構築するにあたり，細粒分流出の評価指標の一つとして排水濁度に着目した結果，細粒分流出実験で得られる排水の濃度―濁度関係が土粒子排出量の変動だけでなく，排出土粒子径の変動も反映しており，実験条件によってユニークに変化していることが分かった。この発見により，これまでの細粒分流実験では捉えることが困難であった流出土粒子径の変化を，排水濁度から分析することが出来るようになった。模型地盤の上載圧の大きさが細粒分流出に与える影響を調べた結果，上載圧が大きいほどサフュージョンが発生しにくくなることが分かった。一方で，上載圧の大きさによる流出土粒子径の違いはみられなかった。動水勾配変動下における細粒分流出の進行について調べた結果，供試体に初めて動水勾配を与えた段階で，粒径が小さく流れやすい土粒子は既に抜けており，動水勾配の変化後に流出する土粒子は，比較的径の大きな土粒子であることが分かった。また，動水勾配の変動を繰り返すと流出土粒子径は徐々に大きくなることが分かった。この結果は，流出土粒子径が細粒分流出の進行度を評価する項目になることを示した。

貯水を目的としたため池堤体や河川堤防の土構造物内部では，粗粒な土粒子が形成する間隙空間を細粒な土粒子のみが流出する現象であるサフュージョン（細粒分流出）が発生し，潜在的に透水性の増加や地盤耐力の低下を引き起こしていることが分かっている。しかし，それが土構造物に与える影響は元より，その発生や進行のメカニズム，発生要因についても十分に解明されていない。本研究課題の目的は，細粒分流出現象を再現するための実験システムを構築し，細粒分流出の発生・進行メカニズムを解明することである。本研究では，細粒分流出現象を再現するための円筒型カラム通水装置を作製し，模型地盤の上載圧の大きさ，および動水勾配の変動が細粒分流出に与える影響を調べた。新たな実験システムを構築するにあたり，細粒分流出の評価指標の一つとして排水濁度に着目した結果，細粒分流出実験で得られる排水の濃度―濁度関係が土粒子排出量の変動だけでなく，排出土粒子径の変動も反映しており，実験条件によってユニークに変化していることが分かった。この発見により，これまでの細粒分流実験では捉えることが困難であった流出土粒子径の変化を，排水濁度から分析することが出来るようになった。模型地盤の上載圧の大きさが細粒分流出に与える影響を調べた結果，上載圧が大きいほどサフュージョンが発生しにくくなることが分かった。一方で，上載圧の大きさによる流出土粒子径の違いはみられなかった。動水勾配変動下における細粒分流出の進行について調べた結果，供試体に初めて動水勾配を与えた段階で，粒径が小さく流れやすい土粒子は既に抜けており，動水勾配の変化後に流出する土粒子は，比較的径の大きな土粒子であることが分かった。また，動水勾配の変動を繰り返すと流出土粒子径は徐々に大きくなることが分かった。この結果は，流出土粒子径が細粒分流出の進行度を評価する項目になることを示した。