2022年10月19日 第15期 建設技術展示館「第7回 出展技術発表会」

東洋津波リスクマネージメントシステム
東洋建設株式会社 鳴尾研究所 伊藤1

東洋建設株式会社鳴尾研究所地盤防災研究室 伊藤2022年10月19日 第15期 建設技術展示館「第7回 出展技術発表会」

SOWAS（地盤―波浪―構造物）コンセプトに基づく津波リスクの総合評価システム

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総合評価システムを支える主要な実験施設（水域）30m×19m×1.5m
多方向不規則波造波装置：0.5m×30台
ピストン型 ストローク1.5m
津波流れ発生装置：11m3/分/台×4台

55m×1m×2m
ピストン型 ストローク2m
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40m×1m×1.6m
ピストン型 ストローク2m
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総合評価システムを支える主要な実験施設（水域）4東洋建設株式会社鳴尾研究所地盤防災研究室 伊藤2022年10月19日 第15期 建設技術展示館「第7回 出展技術発表会」

総合評価システムを支える主要な実験施設（水域）5東洋建設株式会社鳴尾研究所地盤防災研究室 伊藤2022年10月19日 第15期 建設技術展示館「第7回 出展技術発表会」

SOWAS（地盤―波浪―構造物）コンセプトに基づく津波リスクの総合評価システム

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ドラム型遠心載荷装置• SOWASコンセプトを直接的に実現する実験装置であり，津波に限らず地盤―波浪―構造物の様々な問題へ対応することができる．

地震による液状化

高波による海底地盤災害（埋設パイプの浮上）
津波

海洋構造物

ケーブル等

地震

・液状化
・構造物，護岸被災
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資源採取

地盤？

・マウンド不安定・構造物倒壊斜面崩壊・液状化
・浮上り・沈込み・切断

周辺地盤崩壊？

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ドラム型遠心載荷装置とは• 東洋建設 鳴尾研究所にはビーム型，ドラム型の遠心載荷装置が設置されており，このうちビーム型遠心載荷装置は様々な民間企業や公的機関にも設置されている．

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遠心模型実験とは• 地震，津波などの外力を受ける地盤の挙動を再現する場合，地盤内の応力を再現することが重要となる（液状化，津波によってケーソン下部に発生する地盤反力など）．

実 物

津波

Ｐ
Ｈ
例えば，15m

σ1ｇ(重力加速度）(圧力＝密度×ｇ×H)

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縮2022年10月19日 第15期 建設技術展示館「第7回 出展技術発表会」

遠心模型実験とは• 地盤内の応力を再現するには，実物と同じ大きさの模型を作成する必要がある．
• 小型模型では地盤内の応力が小さすぎ，間隙水によるサクション（負圧）が過大となるため，下の写真のように，大きな穴の開いた山や，断崖絶壁が安定してしまう．

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遠心載荷装置による遠心力場模型実験• 模型を高速で回転することにより模型地盤に遠心力を載荷する．

ビーム型

ドラム型

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遠心載荷装置による遠心力場模型実験

縮尺模型(1/100)

実 物

津波

津波

Ｐ

σ
Ｈ
例えば，15mσ1ｇ(重力加速度）(圧力＝密度×ｇ×H)

Ｐ

Ｈ/100
(1/100だと15cm.)

100ｇ（遠心加速度）(圧力＝密度×100ｇ×H/100)• 地盤内の応力が再現され，模型実験の結果を実際の設計・施工に活用することができる．
• 小さな模型なので，費用・実験期間小．

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ドラム型遠心載荷装置• ドラム型遠心載荷装置は，遠心力場に水路を設置することができる．

端と端をつなげてドーナツ型にするイ
メージ
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ドラム型遠心載荷装置

ドラム式洗濯機…ではなく縦型の洗濯機とおなじ方法で遠心力を模型に作用させる．
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ドラム型遠心載荷装置• 造波装置の紹介
貯水域

ピストンポンプ

ゲート

排水

津波
津波

津波

繰返し作用

津波の衝撃

越流持続

不規則
造波

消波

波浪
伝播
地盤―構造物
模型
FU
pipe

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津波に対する粘り強さの検討• 遠心力場70G（地球上では1G）• 10㎝のケーソン模型だが，実換算7mのケーソンを設置しているのとまったく同じ応力条件が再現されている．

10cm7m(実換算)16東洋建設株式会社鳴尾研究所地盤防災研究室 伊藤2022年10月19日 第15期 建設技術展示館「第7回 出展技術発表会」

津波に対する粘り強さの検討• 一見，越波した津波によって基礎が洗堀され，防波堤が転倒したようにも見えるが．．．
前17

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津波に対する粘り強さの検討• 一見，越波した津波によって基礎が洗堀され，防波堤が転倒したようにも見えるが．．．
後18

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津波に対する粘り強さの検討• 一見，越波した津波によって基礎が洗堀され，防波堤が転倒したようにも見えるが．．．

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津波に対する粘り強さの検討• 一見，越波した津波によって基礎が洗堀され，防波堤が転倒したようにも見えるが．．．

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津波に対する粘り強さの検討• 一見，越波した津波によって基礎が洗堀され，防波堤が転倒したようにも見えるが．．．

基礎捨石に揚圧力が作用し，通常よりも土骨格が弱くなる．
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津波に対する粘り強さの検討• 一見，越波した津波によって基礎が洗堀され，防波堤が転倒したようにも見えるが．．

ケーソン直下にすべり面が形成され，崩壊した．
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津波に対する粘り強さの検討•遠心力を載荷し，地盤内の応力を再現することでケーソン転倒の原因が新たに判明した．
•小さな模型実験であるため，低コストで実験が可能である．対策工を考え，再度実験を行った．

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津波に対する粘り強さの検討• 遠心力場70G（地球上では1G）（a）無対策（b）津波対策：腹付工（通常）

津波

10cm
7m(実換算)（c）津波対策：腹付工（（ユニット））

24（d）津波対策：腹付工（ （ユニット小））東洋建設株式会社鳴尾研究所地盤防災研究室 伊藤2022年10月19日 第15期 建設技術展示館「第7回 出展技術発表会」

高波時の地盤液状化• 地盤内応力を遠心力を利用して再現しているため，液状化実験を行うことができる．
• 特に，埋め戻し直後の地盤では台風などの高波浪で管（送電線やデータケーブル，パイプ等）が浮き上がってくることがある．
特に，洋上風力発電など，海底地盤にケーブルを埋設する需要は今後増えると思われる．

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地震・津波連動実験• ドラム型遠心載荷装置の模型土槽（土を入れる容器）は水路と別になっており，土槽を振動させることで地震動を再現できる．

地震動によって沈下した防波堤に津波が来た場合津波に耐えている防波堤に余震などの大加振があった場合

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SOWAS（地盤―波浪―構造物）コンセプトに基づく津波リスクの総合評価システム

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