三浦  清一

中野  博貴

井野  寿人

川村  志麻

石川  達也

川村,  志麻

カワムラ, シマ

KAWAMURA, Shima

井野, 寿人

INO,

三浦,  清一

MIURA, Seiichi

ミウラ, セイイチ

石川, 達也

ISHIKAWA, Tatsuya

イシカワ, タツヤ

中野, 博貴

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不透水層を有する火山灰質土斜面の降雨時力学挙動著者 川村  志麻, 井野  寿人, 三浦  清一, 石川  達也, 中野  博貴雑誌名 土木学会年次学術講演会講演概要集巻 63号 3ページ 191-192発行年 2008-09URL http://hdl.handle.net/10258/1747不透水層を有する火山灰質土斜面の降雨時力学挙動著者 川村  志麻, 井野  寿人, 三浦  清一, 石川  達也, 中野  博貴雑誌名 土木学会年次学術講演会講演概要集巻 63号 3ページ 191-192発行年 2008-09URL http://hdl.handle.net/10258/1747不透水層を有する火山灰質土斜面の降雨時力学挙動                             室蘭工業大学工学部     正会員 ○川村 志麻                            鹿島建設㈱札幌支店     正会員  井野 寿人                            北海道大学大学院工学研究科 フェロー 三浦 清一                            北海道大学大学院工学研究科 正会員  石川 達也                            室蘭工業大学大学院     学生員  中野 博貴  １．はじめに  北海道に広く分布する火山灰質土斜面の降雨に起因する斜面崩壊機構 1)を明らかにするために，一連の降雨模型実験が行われた．本研究では，斜面内に不透水層を設置し，不透水層上部の斜面層厚の違いと不透水層境界部の摩擦の違いが斜面崩壊機構に及ぼす影響を明らかにしている． ２．試験装置と試験方法  本研究で用いた模型土槽の内寸法は，幅 2,000mm，高さ 700mm，奥行き 600mm であり，前面には厚さ 20mm の強化ガラスが設置され，人工降雨に伴う斜面の変形挙動が観察できるようになっている 1)．降雨は G.L.＋2.4 m に設置されたスプレーノズルから水を噴霧させることにより再現されており，その雨量強度は 60mm/h と 100mm/h である．使用した試料は，支笏カルデラを噴出源とする柏原火山灰土（ρs=2.34g/cm3，ρdin-situ=0.53g/cm3，D50=1.25mm，Uc=3.1，Fc=1.3%）である．試料の静的・動的力学特性については既報 2)に詳しい．模型斜面は，所定の含水比に調整した飽和土粒子試料を，ローラーにより締固めて作製したものと締固め無のもの 2 種類である 1)．なお，斜面密度は，締固め無の場合では ρd=0.45g/cm3，締固め有の場合では ρd=0.48g/cm3である．不透水層 1)上部の斜面層厚は 75，100，125，150，200mm の 5 ケースである．不透水層境界部の摩擦係数3）μは，0.33（アクリル板を設置した場合），2.81（サンドペーパ （ーG120）を同アクリル板上に貼付けた場合）と4.31（柏原火山灰土試料を同アクリル板上に貼付けた場合）の3種類である． ここでは，崩壊機構を把握するためのパラメータとして，間隙水圧，飽和度，PIV 解析によって算出された斜面内のせん断ひずみが用いられている．間隙水圧および飽和度は，間隙水圧計(pw1～pw6)と土壌水分計(sm1～sm5)によって計測されている．なお，本試験の範囲では間隙水圧に有意な変化が認められなかったこと 1)から，以下では飽和度と変形挙動について報告する．また，飽和度がピークを示した時にせん断ひずみが 4～6%発生したことから，この時点を斜面崩壊と定義している 1)．なお，降雨によって浸透した水は底部に設置したポンプにより強制排水されているので，浸透力による斜面崩壊現象が研究の対象となる．降雨実験の斜面形状・計器配置図及び試験ケースを図－1と表－1に示す． ３．試験結果と考察 写真－1(a)と(b)は崩壊に至った層厚75mm と 100mm の崩壊後の斜面形状を示している．写真に示すように，崩壊したケースでは層厚の違いにかかわらず，同位置にすべり線が発生している．その時の飽和           図－1 代表的な斜面形状・計器配置図 表－1 試験ケース     キーワード：降雨, 斜面安定, 火山性粗粒土 連絡先：〒050-8585 室蘭市水元町 27-1，室蘭工業大学建設システム工学科，TEL 0143-46-5282，FAX 0143-46-5283 Case1 Case2 Case3 Case4 Case5Slope conditionSlope angle (°) 45 50 55 65 50Length of base B (mm) 696 636 572 442 603, 636, 669,702, 767Rainfall intensity R (mm/h) 100 100Layer thickness (mm) 75, 100, 125, 150,200Density (g/cm3) 0.45, 0.48 0.45Friction 　μ 4.31 0.330.33, 2.81100, 600.45, 0.48Without freeze-thaw actions10050 degree-slopea)508 131700100b)600150 150300100150150150Pore water pressure transducer : pwSoil-moisture meter : smunit : mmpw1pw2pw4 pw5pw6pw3sm2sm3 sm4sm5sm13-096 土木学会第63回年次学術講演会(平成20年9月)-191-度の変化を図－2に示す．飽和度 Sr は初期値 Sr0で正規化している．図より，飽和度の増加割合に違いは認められるものの，すべり線上およびそれより上部の飽和度は増加－減少傾向を示し，崩壊（●印）に至っていることがわかる．一方，崩壊が起こらない層厚のケース（層厚 125mm 以上）では飽和度は降雨開始後の早い段階で定常に至っていた 1)．このことは，降雨による自重増加の影響よりも層厚増加によってすべり線の発達が抑制され，崩壊に至らなかったと推察される．図－3は飽和度がピークまたは定常になるまでの斜面内保水量 3)の変化ΔVwと斜面土量の関係を示している．保水量は斜面全体積 Vtotalで正規化している．●印は崩壊したケースである．なお，層厚 75mm では試験開始直後に崩壊が起こり，保水量を測定できなかったため，ここでは除外した 3)．図より，斜面土量と保水量には一義的な関係が存在しており，ある保水量に達すると崩壊に至ることがわかる．このことから，保水量の変化ならびに飽和度発達の仕方を把握することは斜面表層崩壊を予測する上では極めて重要であると言える．次に，崩壊が生じた場合の斜面角と不透水層境界部の摩擦係数の関係を図－4に示す．図示のように，降雨強度の違いにかかわらず，崩壊時の斜面角と摩擦度の間には一義的な関係が存在している．また，その関係は斜面密度に依存するものの，摩擦度，斜面角の増加によって，小さくなっている．このことは斜面崩壊に及ぼす斜面角と摩擦度の影響を統一的に評価できることを示唆するものであろう．以上のことから，対象とした斜面表層崩壊は斜面内保水量の変化，飽和度の発達の仕方，不透水層境界部の摩擦，斜面角に強く影響を受けることが定量的に示された． 参考文献：1）井野ら：地盤工学会北海道支部年次技術報告集，第 48 号，pp.97-106, 2008. 2）三浦ら：土木学会論文集，No.547/Ⅲ-36，pp.159-170，1996. 3)井野寿人：室蘭工業大学博士前期課程修士学位論文，2007 年度            写真－1 層厚の違いによる崩壊後の斜面形状の変化：(a)層厚 75mm，(b)層厚 100mm           図－2 層厚の違いによる飽和度の変化（崩壊有）       図－3 斜面内保水量と斜面土量の関係                                図－4 斜面角と摩擦係数との関係  0 50 100 150 2000.60.811.21.41.6Sr/Sr 0Elapsed time(sec.) ---- : Layer thickness   75 mm       : Layer thickness  100 mm sm1sm2sm5sm3(sm4) 50 degree slope R=100 mm/h μ =0.33     ρd= 0.45 g/cm3sm2sm1sm5sm4 sm2sm3 sm3sm1sm5Slope angle(tanθ)Coefficient of friction (μ)0.811.21.41.61.822.20 1 2 3 4 5ρd=0.45g/cm3  ρd=0.48g/cm3  100mm/hr 60mm/hr4 5 6 7 8 9 10 1100.10.20.3Soil volume (mm3)ΔVw / Vtotal  ρd=0.45g/cm3Layer thickness (mm)           100           125           150           2003-096 土木学会第63回年次学術講演会(平成20年9月)-192-

不透水層を有する火山灰質土斜面の降雨時力学挙動

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