農業用圧力管路屈曲部の力学挙動の解明と老朽水路の長寿命化への展開

农用压力管道弯曲部分力学行为的阐明和延长老化水道寿命的开发

• 批准号: 15J02416
• 负责人: 小野 耕平
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02416/
• 关键词: パイプライン; 液状化; スラスト力; 耐震設計; 個別要素法; 耐震

圧力管路の屈曲部においては，内水圧と屈曲角度に応じてスラスト力が作用する．スラスト力は，管路に周辺地盤との相対変位を発生させ，継手の離脱を引き起こす原因となる．それゆえ，埋設管路の安定性を評価する上では，周辺地盤との相互作用により決定される管路の移動量を定量的に予測することが必須であるものの，地盤反力が著しく低下する液状化時における管路の移動量を予測する手法は確立されておらず，各種対策の要否を検討する上で重要な課題である．今年度は，新規に製作した実験土槽を用いて，アルミ製模型管の水平載荷実験を実施した．上向き浸透流により有効応力を変化させた地盤内で，荷重制御と変位制御の二通りの手法で模型管に水平変位を与えた．実験結果の比較から，有効応力に応じた水平変位量と水平抵抗力の関係は，異なる載荷の制御方法で同様であることが示された．水平載荷実験により得られた変位－抵抗力関係について双曲線近似を施した結果，地盤有効応力の低下は，双曲線の初期勾配ならびに最大水平抵抗力に影響を及ぼすことが明らかとなった．最大抵抗力は，既往研究で提案されている支持力係数と，過剰間隙水圧を考慮した有効単位体積重量を用いて算定できることが明らかとなり，埋設深や管径等の各種埋設条件を考慮した変位－抵抗力関係の予測式を構築した．さらに，模型実験に対して，間隙水を考慮した個別要素法（DEM）による数値シミュレーションを実施した．上向き浸透流を流体格子間の水圧勾配で表現することにより，地盤粒子間接触力（有効応力）の低下を再現可能であることが確認された．有効応力に応じた地盤粒子の変位分布および粒子間接触力の分布状況から，管の変位に伴い受働側地盤が大きく隆起すること，接触力が管側から下方に向かって発達すること等が確認され，液状化時において，水平抵抗力を効果的に確保する補強工法の開発に寄与する知見が得られた．

The bending part of the pressure pipeline is affected by the internal pressure and bending angle. The reason for the separation of the pipeline from the surrounding site is that In order to evaluate the stability of buried pipelines, it is necessary to determine the quantitative prediction of pipeline movement due to the interaction between surrounding ground and surrounding ground, and to establish the method for predicting pipeline movement due to the reduction of ground reaction force and the liquidization. This year, the new regulations were implemented to control horizontal loads on model tubes. In the upward direction, the penetration force is changed into the internal force, and the load control is changed into the internal force, and the horizontal force is changed into the internal force. The results show that the relationship between the horizontal resistance and the horizontal force is the same for different load control methods. Horizontal loads are calculated by using the hyperbolic approximation. As a result, there is a decrease in the ground force. The initial fit of the hyperbolic curve and the maximum horizontal resistance are affected by the hyperbolic approximation. The maximum resistance force is calculated by considering the supporting force coefficient, clearance water pressure, unit volume weight, buried depth, pipe diameter and other buried conditions. In addition, the model is implemented in the context of the individual element method (DEM). Upward penetration flow and water pressure matching between fluid lattices are possible. The distribution of particle position and contact force between particles in the field with force is confirmed. The position of the tube is accompanied by a large uplift of the receiving side. The contact force is transmitted downward from the tube side. The development of the reinforcement method is confirmed when the horizontal resistance force is liquefied.

项目成果

液状化地盤における埋設管の水平載荷実験に関するPIV解析

液化地埋管水平加载试验PIV分析

• 发表时间: 2016
• 作者: 小川 伸一郎;松田 洋和; 谷口 幸雄;渡邊 敏夫;田淵 一郎;杉本 喜憲;祝前 博明;小野耕平，横田木綿，澤田豊，河端俊典
• 通讯作者: 小野耕平，横田木綿，澤田豊，河端俊典

Lateral Loading Test for Buried Pipe under Different Hydraulic Gradient

不同水力梯度下埋地管道横向加载试验

• 发表时间: 2016
• 作者: Kohei Ono;Yu Yokota;Yutaka Sawada;Toshinori Kawabata
• 通讯作者: Toshinori Kawabata

Shaking Table Test for Axial Behavior of Buried Inner Rehabilitated Pipes Affected by Aging Pipes in Liquefied Ground

液化地层中管道老化影响埋地内修复管道轴向性能振动台试验

• 发表时间: 2015
• 作者: A. Izumi;K. Ono;S. Takahara;Y. Sawada;M. Ariyoshi;Y. Mohri and T. Kawabata
• 通讯作者: Y. Mohri and T. Kawabata

液状化地盤のせん断抵抗力に与えるジオグリッドの補強効果に関する埋設管の水平載荷実験

埋管水平荷载试验检验土工格栅对液化地基抗剪性能的加筋效果

• 发表时间: 2016
• 期刊: ジオシンセティックス論文集
• 作者: Ogawa S.;Matsuda H.;Taniguchi T.;Watanabe T.;Sugimoto Y.;Iwaisaki H.;小野耕平，横田木綿，澤田豊，河端俊典
• 通讯作者: 小野耕平，横田木綿，澤田豊，河端俊典

ジオグリッドを用いた補強地盤における埋設管の水平抵抗力と液状化程度の関係

土工格栅加筋地基埋管水平阻力与液化程度的关系

• 发表时间: 2016
• 作者: 小川 伸一郎;松田 洋和;谷口 幸雄;渡邊 敏夫;北村 夕貴;田淵 一郎;山崎 瑞穂;柴田 愛梨;秋山 敬孝;福島 護之;杉本 喜憲;祝前 博明;横田木綿，小野耕平，澤田豊，河端俊典
• 通讯作者: 横田木綿，小野耕平，澤田豊，河端俊典