圧⼒管屈曲部軽量スラスト防護⼯法の研究開発
研究期間：2008〜2023年

研究背景  農業⽤パイプラインの特徴：内⽔圧が⾼い，屈曲部が多い→内圧と屈曲⾓に応じて曲管部にスラスト⼒が発⽣ スラスト⼒に抵抗するため，従来はコンクリートブロックが使⽤→地震時（特に背⾯地盤の液状化時）にコンクリートブロックが⼤きく
移動し，管の継⼿部で抜け出す被害が発⽣．
ジオグリッドを⽤いた軽量スラスト防護⼯法の考案
スラスト防護⼯法
として有効か!?
⼒学挙動は!?
設計⽅法は?

研究⽬的

ジオグリッドで巻く
スラスト⼒

当⼯法の実⽤化に向けた研究
 当⼯法の有効性の検証
 当⼯法の設計⼿法の構築

北海道南⻄沖地震での曲管部の被災(Mohri et al., 1995)

受働抵抗と
摩擦抵抗
が発⽣!?

砕⽯で埋戻す

砕⽯
受働
抵抗⼒
摩擦抵抗⼒

実験概要
 当⼯法の模型(Type G)を対象に乾燥砂内での⽔平載荷実験を実施
 ジオグリッドで囲む⼨法を変更
 変形を無視できる剛な模型(TypeB)を⽐較ケースとして実施
 ブロックとしてモデル化し最⼤抵抗⼒を予測Ru  M ( Pp  Pa )
 Pt  2 Ps  Pb

ブロックモデル

Pp：受働抵抗⼒
Pa：主働抵抗⼒
Pt：上⾯摩擦⼒
Ps：側⾯摩擦⼒
Pb：底⾯摩擦⼒

軽量スラスト防護⼯法とブロックの模型

模型実験で⽤いた⼟槽

 当⼯法(G)の抵抗⼒は，無対策(Pipe)よりも⼤きく，
スラスト防護⼯法として有効である
 当⼯法(G)の抵抗⼒はブロック模型(B)とほぼ同程度か若⼲⼩さい→ジオグリッドの⼨法が⼩さい場合は，完全に⼀体化
 様々な条件に対する無次元抵抗⼒と無次元変位の関係を双曲線でモデル化
 管の抜け出し量を考慮した新たな設計⼿法を提案

結果と考察

1.4

密地盤

水平抵抗力 (kN)

1.2
1.0

G-1.0D
G-0.75D
G-0.5D

B-1.0D
B-0.75D
B-0.5D
Pipe

0.8

R' 

0.6

Y
0.096  0.903Y 

0.4
0.2
0.0

0

5

10
15
水平変位量 (mm)

20

25

設計の流れ

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⼟地環境学研究室
澤⽥ 豊 連絡先：sawa@harbor.kobe-u.ac.jp

発表論⽂
1. Ohta, Y., Sawada, Y., Kitada, M., and Kawabata, T.(2023) : Improved thrust restraint design
considering displacement of pipe bend and joint separation, Journal of Pipeline Systems
Engineering and Practice, 14(2), 04023006.
2. 太⽥遥⼦，永⾕太志，澤⽥豊，河端俊典（2022）：既設⽔路壁による管路屈曲部スラスト対策
効果とジオグリッドによる⽔路壁補強効果の検討，ジオシンセティックス論⽂集, 37, pp. 1-8．
3. Ohta, Y., Sawada, Y., Ariyoshi, M., Mohri, Y. and Kawabata, T. (2022) : Effects of gravel layer asthrust restraint for pipe bends subjected to earthquake loading, International Journal of PhysicalModelling in Geotechnics, 22(2), pp. 99-110.
4. 太⽥遥⼦，澤⽥豊，⼩野耕平，河村未奈，河端俊典（2018）：ジオグリッドを⽤いた埋設管ス
ラスト防護⼯法の形状⼨法が付加抵抗⼒に与える影響について，ジオシンセティックス論⽂集，
33，pp. 55-60．
5. Ono,K.,Yokota,Y., Sawada,Y., Kawabata,T.(2018) : Lateral Force-displacement Prediction for Buried
Pipe under Different Effective Stress Condition, International Journal of Geotechnical Engineering,
Vol.12, No.4, pp. 420-428.
6. ⼩野耕平，横⽥⽊綿，井⾕昌功，澤⽥豊，河端俊典（2017）：動⽔勾配と載荷速度の変化が埋設管の⽔平抵抗⼒に与える影響，農業農村⼯学会論⽂集，第304号(第85巻第1号)，pp.I_29-I_35．
7. ⼩野耕平，横⽥⽊綿，澤⽥豊，河端俊典（2016）：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没管の⽔平載荷実験，ジオシンセティックス論⽂集，Vol.31，
pp.261-268．
8. 河端俊典，澤⽥豊，⽑利栄征，Ling,H.I.(2011)：液状化地盤内における内圧管路屈曲部スラスト
防護⼯法の動的挙動に関する検討，⼟⽊学会論⽂集C（地圏⼯学），Vol.67，No.3，pp.399-406．
9. 河端俊典，澤⽥豊，⽑利栄征(2011)：ジオグリッドによる圧⼒管屈曲部の耐震化⼯法の研究開発，
ジオシンセティックス技術情報，Vol.27.No.2，p.28-35．
10. 澤⽥豊，河端俊典，⽑利栄征(2010) ：圧⼒曲管部スラスト防護⼯法の設計⼿法の提案，農業農村⼯学会論⽂集，第265号，pp.33-40．
11. 河端俊典，澤⽥豊，泉明良，柏⽊歩，花澤貴⽂(2009)：ジオグリッドを⽤いた軽量スラスト防護⼯法の現場実証実験，ジオシンセティックス論⽂集，Vol.24，pp.165-170．

本研究は，JSPS科研費（基盤A）「農業⽤継⼿管路屈曲部の⼒学挙動の解明ならびにその耐震性強化・⻑寿命化の確⽴」（課題番号：17H01495）およびJSPS科研費（基盤A）「⽼朽開⽔路内に配管される圧⼒パイプラインの⼒学挙動の解明と耐震設計⼿法の確⽴」 （課題番号：20H00441）の⽀援を受けて実施された．

共同研究先
⼤成機⼯（株），三井化学産資（株）

管路更⽣⼯法に関する研究
研究期間：2012年〜2014年

研究背景・⽬的

⽼朽管を⾮開削で更新する「管路更⽣⼯法」【農業⽔利施設の⽼朽化と更新】■約14,000kmに及ぶ農業⽤パイプラインの⽼朽化が進⾏■損傷した既設管の内側に新たな管（更⽣管）を構築する管路更⽣⼯法⇒最⼩限の開削施⼯により，経済的
様々な
損傷レベル

【管路更⽣⼯法の適⽤に向けた課題】■農業⽤管路特有の構造（圧⼒管路・屈曲部）への適⽤性■損傷既設管の物理的な接触による影響■更⽣管周囲に損傷管が残存し，周辺地盤強度の予想・反映が困難
研究⽬的：既設管の損傷状態が更⽣管変形挙動に与える影響の解明
ならびにφ3000mmクラスの⼤⼝径への適⽤性を検討⇒農業分野への適⽤に向けた構造設計の提案

⽼朽化した既設管の内側に新しい更⽣管を挿⼊し通⽔機能
を回復

実験概要

本研究では，21Gの遠⼼⼒場で⼝径3000mmの⼤⼝径管を再現

遠⼼⼒場での模型実験等により⼤⼝径の応⼒状態を再現【模型管】■更⽣管（⼝径160mm）の周囲に既設管を再現したアルミニウム⽚を配置■アルミニウム⽚の分割数により既設管の様々なレベルの損傷状態を再現
2分割

更⽣管
単体

【実験条件】■乾燥砂で埋設（⼟被り1D）後，地表⾯に最⼤200kPaの等分布荷重を載荷■管体たわみ・ひずみ，管周辺⼟圧を計測■既設管の損傷状態のほか，更⽣管の剛性，
載荷条件，地盤密度を変更して実施

更⽣管
（塩ビ管）

既設管
（アルミニウム⽚）

4分割

模型管

4分割
斜め

8分割

16分割
▲遠⼼⼒載荷装置（⽶国コロンビア⼤学）

結果と考察

既設管による更⽣管の変形抑制効果が明らかになる⼀⽅，局所的なひずみ集中の危険性
0■既設管の損傷が軽微であれば，更⽣管の変形量は10%程度まで抑制される．⼀⽅，損傷が進⾏した
場合，既設管は更⽣管にほとんど影響を与えない．

水平たわみ率(%)

2.0←更⽣管単体←既設管16分割
（損傷⼤）

更生管単独
2分割
4分割
4分割斜め
8分割
16分割

1.5

1.0

■損傷が中間的な場合（8分割），既設管端部の接触によって局所的なひずみが発⽣．

-8000
30
μ
-4000
0
60
4000
8000
90
12000
8000
4000
120
0
-4000 更生管単体
210 -8000 8分割 150
330

300

270

240

本研究の成果により，既設管の損傷状態により更⽣管に与える影響が⼤きく
異なることが明らかとなった．

180

16分割

0.5

0.0

0

50

100

載荷圧(kPa)150←既設管2分割
200（損傷⼩）地盤反⼒係数の補正により，設計上のたわ
み量の算定式に局所ひずみの影響を反映する⼿法を提案神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⼟地環境学研究室
園⽥悠介，澤⽥ 豊 連絡先：sono@boar.kobe-u.ac.jp

発表論⽂

1. 澤⽥豊，園⽥悠介，⼩野耕平，井上⼀哉，⽑利栄征，有吉充，河端俊典（2014）：既設⽼朽管の損傷レベルが更⽣管⼒学挙動に与える影響，農業農村⼯学会論⽂集．
2. Ono, K., Sonoda, Y., Sawada, Y., Ling, H.I. and Kawabata, T. (2015）：Centrifuge Modelling for
Mechanical Behavior of Liners in Damaged Host Pipes, Transportation Infrastructure Geotechnology,
Vol. 2, Issue 3, pp.139-154.

国際学会発表1. Kawabata, T., Sonoda, Y., Ono, K., Mohri, Y., Ariyoshi, M. and Ling, H.I.：Mechanical Behavior ofBuried Inner Rehabilitate Pipes Affected by Aging Pipes with Different Damage Level, ISOPE2013,
Anchorage, USA (2013)
2. Ono, K., Sawada, Y., Izumi, A., Miki, T., Sonoda, Y., Inoue, K., Kawabata, T., Ling, H.I., Li, L. andHinobayashi, J.：Finite Element Analyses on Mechanical Behavior of Inner Rehabilitated Pipes
Affected by Outer Aging Pipes, ISOPE2014, Busan, Korea (2014)
3. Ono, K., Inoue, K., Sawada, Y., Izumi, A., Sonoda, Y., Miki, T., Mohri, Y., Ling, H.I., Li, L., Hinobayashi, J.
and Kawabata, T.：Centrifuge model test for buried inner rehabilitated pipes affected by aging
pipes with different damage level, ASCE2014, Portland, USA (2014)

国内学会発表1. ⼩野耕平，園⽥悠介，河端俊典，三⽊太貴，⽑利栄征，有吉充：⽼朽既設管の影響を受ける更⽣
管⼒学挙動に関する偏⼼載荷実験，第48回JGS研究発表会，富⼭（2013）
2. ⼩野耕平，園⽥悠介，三⽊太貴，河端俊典，澤⽥豊，⽑利栄征，有吉充：損傷レベルの異なる⽼朽 既 設 管 の 影 響 を 受 け る 更 ⽣ 管 の ⼒ 学 挙 動 ， H25 年 度 農 業 農 村 ⼯ 学 会 ⼤ 会 ， 東 京 農 業 ⼤ 学（2013）
3. 澤⽥豊，井上⼀哉，園⽥悠介，⼩野耕平，三⽊太貴，⾼原祥，⽑利栄征，Ling, H.I.，河端俊典：⽼朽既設管の影響を受ける更⽣管⼒学挙動に関する遠⼼⼒模型実験，第49回JGS研究発表会，北九州（2014）
4. 澤⽥豊，井上⼀哉，園⽥悠介，⼩野耕平，三⽊太貴，泉明良，河端俊典，⾼原祥，⽑利栄征，Ling,
H.I.：損傷レベルの異なる既設管が更⽣管変形特性に与える影響に関する遠⼼⼒模型実験，H26年
度農業農村⼯学会⼤会，新潟（2014）
本研究は，JSPS科学研究費補助⾦（基盤A）「管路更⽣⼯法の⼒学挙動の解明ならびに耐震性を考慮
した限界状態設計⼿法の確⽴と検証」（課題番号：24248040）の⽀援を受けて実施された．

共同研究先コロンビア⼤学，⼤⽇本プラスチックス（株）（現：ダイプラ株式会社）

⽮板引抜きに伴う埋設パイプラインの⼒学挙動に関する研究
研究期間：2016年〜2023年

研究背景・⽬的

埋設パイプラインの挙動解明と合理的設計基準の確⽴【パイプラインの敷設】■地盤条件や⽤地制約の問題から⽮板施⼯を採⽤することが多い■埋設後に⽮板を引抜くことから，管周辺地盤の⼟圧が変化⇒剛性管のひび割れ，たわみ性管の変形の進⾏【現⾏の農業⽤パイプライン設計基準】■⽮板引抜きによる影響を，素掘り施⼯よりも地盤剛性（強度）を
⼩さく⾒積もって管の変形量を割増すことで考慮している⇒経験則的な考え⽅で⼒学的根拠に基づいて設計されていない
研究⽬的：⽮板引抜きに伴うたわみ性管の変形量および管周辺⼟圧の変化を解明し，⽮板施⼯時の⼒学的根拠に基づく合理的な設計⼿法確⽴を⽬指す

実験概要

⽮板厚

実験室内で⽮板引抜きを再現した模型実験を実施

模型実験装置⽮板（アルミ板）を右から順に5 mm/sで引抜く

⽮板

溝幅【実験条件】■模型地盤は6-7混合珪砂（乾燥）で相対密度Dr = 85%■主に⽮板根⼊れ⻑，溝幅，⽮板厚の条件を変更

⽮板

根⼊れ⻑

【模型管】
■⼝径150mm，管厚1mmのアルミニウム管■管内にたわみ計（鉛直，⽔平，斜め）と管外周に20個の⼟圧計を装着し計測
たわみ計
⼟圧計

数値シミュレーション
対象物を円形要素の集合体としてモデル化しその運動を追跡す
るDEM解析を実施

模型管

結果と考察

⽮板引抜き時の管の変形量，管に作⽤する⼟圧の変化およびそのメカニズムを解明■根⼊れ⻑や⽮板厚，溝幅といった施⼯条件が⽮板引抜き時の管変形量や⼟圧分布に与える影響を解明
引抜きに伴う地盤粒⼦変位（PIV解析）

1.5D 1.0D 0.5D
3.0
Case-A（矢板厚：5 mm）
Case-B（矢板厚：15 mm）
2.5
Case-C（矢板厚：28.5 mm）

2.0

P1

管変形量が増加1.5
1.0

100° P2

⽮板厚⼤

水平たわみ率δh(%）

引抜きに伴う管の変形量（％）■実験データを基に⽮板施⼯時の⼟圧分布をモデル化
w

2θ

0.5
0.0
50

100
150
200
矢板の根入れ長（mm）

250

溝幅が⼩さい溝幅が⼤きい管直上の粒⼦が変位（管の変形⼤）管から離れた粒⼦が変位（管の変形⼩）w/sinθ

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⼟地環境学研究室
園⽥悠介，澤⽥ 豊 連絡先：sono@boar.kobe-u.ac.jp

発表論⽂
1. 園⽥悠介, 徳増美⽉, 澤⽥ 豊, 河端俊典：⽮板引抜き中のたわみ性管の変形・⼟圧挙動と⽮板溝幅の影響に関する検討，農業農村⼯学会論⽂集，89(2)，Ⅰ_379-Ⅰ_386，2021
2. 園⽥悠介，徳増美⽉，澤⽥ 豊，河端俊典：ジオグリッドによる⽮板引抜き時のたわみ性管の変形抑制効果について，ジオシンセティックス論⽂集，36，37-44，2021.
3. ⼾⽥茉優，宮崎礼丈，澤⽥ 豊，河端俊典：ジオグリッドを⽤いた浅埋設パイプラインの⽮板
引抜きに伴う⼒学挙動，ジオシンセティックス論⽂集，第35巻，pp. 179-184, 2020.

国際学会発表
1. Tokumasu,M., Sawada,Y., Ishikawa,T., Ohta,Y., Kawabata,T.: Model Experiments for Influence ofSheet Pile Characteristics on Mechanical Behavior of Buried Flexible Pipes, Proceedings of the
Pipelines 2020 Conference : Utility Engineering, Surveying, and Multidisciplinary Topics. pp.3139.(2020)
2. Toda,M., Sawada,Y., Miyazaki,N., Ishikawa,T., Kawabata,T.: Model Experiments on Influence ofSheet-pile Extraction on Mechanical Behavior of Twin Buried Flexible Pipes, Proceedings of the
29th International Ocean and Polar Engineering Conference, ISOPE2019, Honolulu, USA, pp.23832387(2019）
3. Terada, K., Ono, K., Takahara, S., Miki, T., Sawada, Y., Kawabata, T.：DEM Analysis on MechanicalBehavior of Buried Pipe during Sheet-Pile Extraction, Proceedings of the International Conference,
Pipeline 2016, ASCE, Kansas City, MO, USA (2016）

国内学会発表
1. 徳増美⽉，池端瑠⾹，園⽥悠介，澤⽥豊，河端俊典：⽮板施⼯における⽮板厚と根⼊れ⻑がたわ
み性埋設管の⼟圧に与える影響，第71回農業農村⼯学会⼤会講演会，⽯川（2022）
2. 徳増美⽉，園⽥悠介，⼾⽥茉優，澤⽥豊，河端俊典：⽮板引抜き時の埋設たわみ性管に作⽤する
⼟圧について，第70回農業農村⼯学会⼤会講演会，福島WEB開催（2021）
3. ⼾⽥茉優，宮崎礼丈，澤⽥豊，河端俊典：⽮板引抜きに伴う浅埋設パイプラインの⼒学挙動に関する実験的検討，2020年度農業農村⼯学会⼤会講演会，⿅児島WEB開催（2020）
4. 宮崎礼丈，⼾⽥茉優，⻘⽊達也，澤⽥豊，河端俊典：⽮板引抜きに伴う浅埋設たわみ性管の⼒学挙動に関するDEM解析，2020年度農業農村⼯学会⼤会講演会，⿅児島WEB開催（2020）
5. ⼾⽥茉優，宮崎礼丈，⽯川拓也，澤⽥豊，河端俊典：⽮板施⼯時における⼆条埋設管の敷設間隔が変形挙動に及ぼす影響，第54回地盤⼯学研究発表会，埼⽟（2019）6. 宮崎礼丈，⽯川拓也，⼾⽥茉優，澤⽥豊，河端俊典：⽮板引抜きが⼆条埋設たわみ性管に及ぼす影響関するDEM解析，農業農村⼯学会京都⽀部第75回研究発表会，名古屋（2018）
7. 寺⽥健司，⾼原祥，宮崎礼丈，⼩野耕平，太⽥遥⼦，澤⽥豊，河端俊典：異なる⽮板設置条件におけるたわみ性埋設管の⼒学挙動に関する模型実験，第52回地盤⼯学研究発表会，名古屋（2017）
8. 寺⽥健司，⾼原祥，澤⽥豊，河端俊典：個別要素法による⽮板引抜き時における埋設管と周辺地
盤の相互作⽤に関する検討，第52回地盤⼯学研究発表会，名古屋（2017）
9. 寺⽥健司，⼩野耕平，⾼原祥，上⽥前向，澤⽥豊，河端俊典：⽮板引抜きによる埋設管のたわみに関するDEM解析，第51回地盤⼯学研究発表会，岡⼭（2016）
10. 寺⽥健司，⼩野耕平，⾼原祥，澤⽥豊，河端俊典：異なる地盤条件における⽮板引抜き時のたわ
み性埋設管の⼒学挙動に関するDEM解析，第28年度農業農村⼯学会⼤会講演会，仙台（2016）

ベントナイト系遮⽔シートを⽤いた
ため池改修技術に関する⼀連の研究
研究期間：2015年〜2023年

研究背景

安定供給!!
安定品質!!

 ため池の⽼朽化（漏⽔，侵⾷） ⾃然災害の激甚化・頻発化
 改修に必要な粘性⼟（刃⾦⼟）の枯渇
地震時挙動は!?
 現場への⼟の搬⼊が困難（狭⼩道路，振動・騒⾳）
耐震性は!?
 現場での⼟の管理が困難（技能者不⾜，2024年問題）
設計⽅法は?
 代替⼯法としてのベントナイト系遮⽔シートを⽤いる

ため池改修事例が全国的に増加

遮⽔シート敷設状況

研究⽬的
 遮⽔シート⼯法で改修されるため池堤体の地震時挙動の解明を耐震性検証
 設計⼿法の確⽴

研究概要

従来の前刃⾦⼯法による改修

遮⽔シート⼯法による改修

 ため池で使⽤される環境条件下でのシートの⼒学特性の解明（室内試験）
 堤⾼3mの実規模堤体を⽤いた加振実験による耐震性検証（E−ディフェンス）

 遮⽔シート⼯法で施⼯された兵庫県内のため池での⽔位計測とFEM浸透流解析
 シートの設置条件や固化改良が耐震性に及ぼす影響に関する遠⼼模型実験（農研機構）
耐震性検証

鋼製⼟槽

浸潤線の
位置検討

固化改良の
効果は!?

シートの設置
条件検討

20m
15m
E-ディフェンスの振動台と⼟槽（防災科学技術研究所）

研究成果

FEM浸透流解析で⽤いたメッシュ 遠⼼実験装置（上写真：農研機構）（兵庫県のため池をモデル化）
ため池堤体模型（下写真） 遮⽔シート⼯法で改修されたため池は，必要な耐震性能を満⾜しており，従来の前刃⾦⼯法にも劣らないことが検証された

 遮⽔シートの敷設条件が耐震性に及ぼす影響→ 本実験の継ぎ⽬部の位置では影響なし→ 階段状敷設の耐震性 ＞ 直線状敷設の耐震性
 破壊メカニズムおよび地震時挙動が明らかとなった→ シート上流側覆⼟の安定性評価⽅法を提案
円弧と直線を組み合わせた覆⼟の安定計算法の提案
 浸潤線の位置を決定する⼿法を提案

実験で明らかとなった破壊メカニズム

仮想傾斜コアによる浸潤線決定⽅法の提案

兵庫県 ため池ベントナイトシート⼯法設計・施⼯マニュアル 策定に貢献！！
神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⼟地環境学研究室
澤⽥ 豊 連絡先：sawa@harbor.kobe-u.ac.jp

論⽂
1. Sawada, Y., Izumi, A., Hori, T., Abe H., Ikebata R., Modelling a geosynthetic clay liner in acentrifuge and its application to the dynamic stability of small-sized earth-fill dams, Soil
Dynamics and Earthquake Engineering, 2023. (in press)
2. ⼩⽥哲也，澤⽥豊，野村純数，福永隼也，泉明良，堀俊和，河端俊典，GCLを⽤いたため
池堤体に関するこれまでの研究と設計・施⼯マニュアル確⽴に向けた取り組み，ジオシン
セティックス技術情報，Vol.38，No.1，pp.27-32，2022．
3. 澤⽥豊, 松本赳, 井上和徳, 浦部朋⼦, 河端俊典，ジオシンセティッククレイライナーが敷設されたため池堤体の浸潤線設定⽅法の提案，農業農村⼯学会論⽂集，第89巻，第2号，
I_363 - I_369，2021．
4. Sawada, Y., Nakazawa, H., Take, W.A., Kawabata, T., Effect of installation geometry on
dynamic stability of small earth dams retrofitted with a geosynthetic clay liner, Soils andFoundations, Vol.59, No.6, pp.1830-1844, 2019.
5. 澤⽥豊，眞⽊陸，神信浩⼀，⾕本幹夫，中澤博志，河端俊典，ジオシンセティッククレイ
ライナーを⽤いて改修されたため池堤体の現地⽔位計測，農業農村⼯学会論⽂集，第87巻第2号，I_357-I_363，2019．
6. Sawada, Y., Nakazawa, H., Take, W.A., Kawabata, T., Full scale investigation of GCL
damage mechanisms in small earth dam retrofit applications under earthquake loading,Geotextiles and Geomembranes, Vol.47, No.4, pp.502-513, 2019.
7. Sawada, Y., Nakazawa, H., Oda, T., Kobayashi, S., Shibuya, S. and Kawabata, T., Seismic
performance of small earth dams with sloping core zones and geosynthetic clay liners
using full-scale shaking table tests, Soils and Foundations, Vol.58, No.3, pp.519-533,
2018.
8. 重元凜太郎，澤⽥豊，眞⽊陸，河端俊典，ベントナイト系遮⽔シートとため池堤体⼟のせん断強度特性，ジオシンセティックス論⽂集，Vol.32，pp.73-80，2017．
9. 中澤博志，澤⽥豊，⼩⽥哲也，古林智宏，⼩林成太，河端俊典，澁⾕啓，⽚岡沙都紀，⼭下拓三，実⼤規模震動実験におけるため池堤体の残留変形調査，⼟⽊学会論⽂集A1（構造・地震⼯学），No.73，No.4，p.I_815-I_826，2017.
10. ⼩⽥哲也，澤⽥豊，中澤博志，⼩林成太，澁⾕啓，河端俊典，階段状に設置したベントナ
イト系遮⽔シートがため池堤体の地震時挙動におよぼす影響，ジオシンセティックス論⽂
集，Vol.31，pp.175-182，2016.
11. 澤⽥豊，中澤博志，⽚岡沙都紀，⼩林成太，⼩⽥哲也，古林智宏，澁⾕啓，⼭下拓三，⾕和夫，梶原浩⼀，河端俊典，前刃⾦⼯法および遮⽔シート⼯法により改修されたため池堤体の実⼤規模振動実験，ジオシンセティックス論⽂集，Vol.31，pp.167-174，2016.
12. ⼩⽥哲也，森脇馨，⾕垣和彦，野村純数，澤⽥豊，河端俊典，兵庫県におけるため池の耐震調査と保全・管理について，⽔⼟の知，Vol.83，No.12，pp.7-10，2015.

共同研究先
兵庫県，防災科学技術研究所，農研機構，⽇本遮⽔シート協会GCL分科会

津波越流による海岸堤防陸側地盤の洗掘に関する研究
研究期間：2015年〜2023年
東⽇本⼤震災における海岸堤防の被災（総延⻑300kmのうち190km全壊・半壊）→越流した津波による陸側地盤の洗掘が堤防決壊の主要因

研究背景・⽬的

中央防災会議「設計対象の津波⾼を超えた場合でも施設の効果が粘り強く発揮できるような構造物の技術開発を進め，整備をしていく必要がある．」

越流により⽣じた洗掘孔

⽬的：海岸堤防の合理的な設計への貢献および津波対策の更新による津波被害の低減（=減災）
洗掘対策

粘り強い堤防の実現

洗掘予測

洗掘対策の要否の検討（越流後における）

津波流速の低減福島県南相⾺市

宮城県岩沼市

避難時間の確保，構造物への被害軽減
海岸堤防背後の洗掘対策と洗掘孔による流速低減について

実験概要
洗掘対策

ジオグリッドなどシートを⽤いた洗堀対策⼯を提案
陸側地盤を故意に洗掘させ，流速を低減する⽅法を提案→模型実験および数値解析で検証

津波流速の低減

海岸堤防陸側地盤で⽣じる渦

洗掘予測

越流⽔により供給されるエネルギーと渦により消費されるエネルギーを等しいと仮定し，渦の⼤きさを算定→渦の⼤きさと洗掘⻑や洗掘深との関連性を求める

海岸堤防の越流を模擬した模型実験

洗掘対策

0.00

対策⼯有り

0.02
0.04
0.06

10

予測式で現地の洗掘⻑を予測現地調査

1

TokidaandTanimoto(2014)

対策⼯無し

基礎無し：L=17.3Rv

0.08-0.05 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55
海岸堤防モデル背後からの距離 (m)津波流速の低減EPSによる埋戻し

射流から
常流へ!!

15秒後

跳⽔現象
の発⽣

洗掘予測

基礎無し，B/H=0：本研究，三⼾部ら（2014）
基礎有り，B/H=0.10：三⼾部ら（2014）
基礎有り，B/H=0.11：鳩⾙ら（2012）
基礎有り，B/H=0.17：鳩⾙ら（2012）

基礎有り：L=20.6Rv

0.1
0.001

流速
減少

0.01

EPS
の運搬

断⾯平均流速 (cm/s)

-0.02

100

対策⼯により洗掘量低減!!

洗掘⻑ L(m)地表⾯からの深さ (m)

結果と考察

0.1

1

10

渦の⼨法 Rv (m)

110
100
90
80

流速 約59％減少

70
60
50
40
30

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

経過時間 (s)神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⼟地環境学研究室
澤⽥ 豊 連絡先：sawa@harbor.kobe-u.ac.jp

論⽂
1. Takegawa,N., Sawada,Y., Kawabata,T.(2021): Scour reduction in sand beds against vertical jets
by applying sheet-like countermeasures, Marine Georesources & Geotechnology, Vol.39, Issue 6,
pp.649-658.
2. Takegawa, N., Sawada, Y., Kawabata, T.(2020) : Mitigating Tsunami Damage by Promoting
Ground Erosion, Journal of Earthquake and Tsunami, Vol.15, Issue 2, 2150007-1 - 2150007-17.
3. Takegawa,N., Sawada,Y., Kawabata,T.(2020) : Geogrid-based countermeasures against scour
behind coastal dikes under tsunami overflow, Marine Georesources & Geotechnology, Vol.38,
No.1, pp.64-72.
4. Takegawa,N., Sawada,Y., Murai,K. and Kawabata, T. (2019) : Influence of Liquefaction on Scourbehind Coastal Dikes due to Tsunami Overflow, International Journal of Geotechnical Engineering,
Vol.12, No.1, pp.40-45.
5. ⽵川尚希，澤⽥豊，河端俊典(2017)：津波越流により⽣じる海岸堤防裏法尻の洗掘形状の簡易推定法,
⼟⽊学会論⽂集B2（海岸⼯学）, Vol.73，No.2，pp.I_1045-I_1050．

国際学会発表1. Takegawa,N., Sawada,Y., Kawabata,T.(2017) : Effect of Scour Protections against Tsunami
Overflow at a Landward Toe of Coastal Dikes, Proceedings of the 27th International Society of
Offshore and Polar Engineering Conference, ISOPE2017, pp976-980, San Francisco, California,
USA
2. Takegawa,N., Sawada,Y., Murai,K., Kawabata,T. (2016) : Model experiments and simulations on
influence of liquefaction on scour at a landward toe of coastal dykes due to tsunami overflow,
Proceedings of the 8th international conference on scour and erosion, ICSE2016, pp.343-348,
Oxford, UK
3. Sawada,Y., Takegawa,N., Murai,K., Kawabata,T. (2016) : Influence of Effective Stress of Soil on
Scour at Landward Toe of Coastal Dykes under Tsunami Overflow, Proceedings of the 26th
International Society of Offshore and Polar Engineering Conference, ISOPE2016, pp.843-847,
Rhodes, Greece

国内学会発表1. ⽵川尚希，⼾⽥ 茉優，澤⽥ 豊，河端俊典（2018）：海岸堤防を越流する津波想定した鉛直噴に対する洗堀策の実験的検討，平成30年度農業農村⼯学会⼤会講演会講演要旨集［3-14］
2. ⽵川尚希，堀尾有加，澤⽥豊，河端俊典(2017)：ジオグリッドを⽤いた海岸堤防背後地盤の洗掘対策に関する模型実験，平成29年度農業農村⼯学会⼤会講演会講演要旨集，[8-22]
3. ⽵川尚希，澤⽥豊，河端俊典(2017)：津波越流により⽣じる海岸堤防背後における洗掘形状の推定について，平成29年度農業農村⼯学会⼤会講演会講演要旨集，[8-21]
4. ⽵川尚希，澤⽥豊，村井和樹，河端俊典(2016)：津波越流による海岸堤防裏法尻の最⼤洗掘深の予測について，平成28年度農業農村⼯学会⼤会講演会講演要旨集，［3-19］
5. 澤⽥豊，⽵川尚希，村井和樹，河端俊典(2016)：海岸堤防背後地盤の液状化が津波越流による洗掘に及ぼす影響，平成28年度農業農村⼯学会⼤会講演会講演要旨集，［3-20］
本研究は，JSPS科研費（若⼿B）「地盤の状態変化を考慮した津波による海岸堤防の洗掘量評価と対策⼯法の提案」（課題番号：15K18758）およびJSPS科研費（挑戦的研究(萌芽)）「構造物の壊し⽅をデザインすることで減災は可能か？」 （課題番号：18K19248）の⽀援を受けて実施された．

ため池の柔構造プレキャスト底樋の研究開発
研究期間：2014年〜2023年

研究背景・⽬的
ため池から農業⽤⽔を取⽔するため，ため池堤体の底には樋管が設けられている．従来の底樋管は，現
場打ちのコンクリート構造や⾺蹄形をした延⻑1-2m程度のプレキャストコンクリートブロックをボルトなどで連結した構造であり，地盤の不同沈下に⼗分に追従できず，ひび割れや漏⽔が危惧されていた．本研
究は，従来のプレキャストコンクリート製底樋の⾦具による連結を取り外した柔構造な底樋（右図）を開発するものである．
耐震性Up
⼯期短縮
漏⽔防⽌
省⼒化

従来⼯法：剛構造で不同沈下に追従できない

新提案⼯法：柔構造で不同沈下にも追従可能

 供⽤中の底樋の損傷状況を明らかにするために、兵庫県内の4つのため池底樋を対象に調査を実施 プレキャストコンクリートブロック同⼠を連結していたボルトやPC鋼材を取り外すことで，懸念される3つの懸念（沈下時のせん断ずれ，地震時の底樋の変位，継⼿からの漏⽔）に対して，それぞれ室内模型実験，⼤型振動実験，⽔密試験を実施

実験概要

柔構造PCa

カメラ・ライト
可動式!!

外側から⽔圧負荷!!

地盤沈下を再現

実PCa底樋を⽤いた⽔密性試験

室内模型実験の様⼦損傷調査で⽤いた⾃⾛式測定装置と管内の様⼦調査及び実験結果

 損傷調査の結果，従来の底樋で⻲裂による漏⽔やコンク
リート継ぎ⽬での離間が明らかとなった 室内模型実験の結果，地盤沈下が⽣じた際，柔構造PCa底樋ブロック間では，屈曲と同時にせん断⽅向にずれが発⽣することが明らかとなった．
→嵌合構造とするとともにせん断ずれ抑制する板をブロックの底に敷くという2種類の対策を提案
 ⼤型加振実験の結果，底樋端部では⼟被り圧が⼩さく，変位が⽣じた．しかしながら，その変位は継⼿の差込⻑さから判断すると，漏⽔を引き起こすレベルではない．
 ϕ800の実物のプレキャスト製底樋ブロックを対象に伸⻑および屈曲を与えた条件下で外⽔圧を負荷した⽔密試験を実施．
ため池で想定される最⼤⽔深（15m）に相当する外⽔圧を負荷したところ，伸⻑および屈曲を与えた条件下でも漏⽔は⽣じなかった．

柔構造Pca底樋の開発・実現場での採⽤供⽤中ため池の損傷調査結果

⼤型振動実験後の底樋模型の変位状況

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⼟地環境学研究室
澤⽥ 豊 連絡先：sawa@harbor.kobe-u.ac.jp

発表論⽂
1. Sawada,Y., Arita,J., Omori,M., Ariyoshi,M., Kawabata,T., Development of flexible structural precast
concrete conduits for earth dams, Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice,
ASCE ,Vol.13, Issue1, pp.04021073, doi.org/10.1061/(ASCE)PS.1949-1204.0000623, 2022.
2. Sawada, Y., Arita, J., Omori, M., Kawabata, T., Damage characteristics of conduits in irrigation earth
dams, Paddy and Water Environment, Vol.19, Issue 1, pp.239–247, 2021.

共同研究先
ベルテクス株式会社

溜池に流⼊する⼟⽯流の挙動解明と廃⽌溜池を活⽤した治⽔技術の確⽴に関する研究
研究期間：2021年〜2023年

堤体跡

農業⽤溜池をめぐる状況が⼤きく変化

研究背景・⽬的【豪⾬の激甚・頻発化と⼟砂災害の増加】■農業⽤⽔を貯⽔する溜池は，⾕や沢部に多く，⼟⽯流流⼊等に起因して甚⼤な被害が発⽣する事例が増加

堤体流失箇所
出典：泉

明良ら：平成29年7⽉九州北部豪⾬におけるため池の被災要因▲溜池の決壊※平成30年７⽉豪⾬（⻄⽇本豪⾬）では32箇所の溜池が決壊し⼦供が死亡

⽔や⼟砂が集まりやすい地形（沢や⾕）に造成されている【廃⽌溜池の増加】■⽔利⽤の無い溜池堤体を開削して，貯留機能を無くして決壊を防⽌する廃⽌⼯事が急速に増加■決壊防⽌の⼀⽅，上流からの⼟⽯流がそのまま下流に到達する懸念
研究⽬的：①溜池に流⼊する⼟⽯流の挙動（衝撃圧や越流，発⽣波）を解明するとともに，②廃⽌溜池を対象に⼟⽯流を堰き⽌める効果を検証し治⽔施設としての活⽤の道を探る
実験室内での⼟⽯流流下実験を実施

実験概要

堤体をV字
に開削
▲⼀般的な溜池廃⽌

実験① 供⽤中の溜池を想定した⼟⽯流の挙動特性解明【実験装置】■⼟⽯流が溜池に流⼊した際
発⽣波⾼H■下流に堤体模型を設置し，斜⾯上部からに堤体に作⽤する衝撃圧や，⼟⽯流模擬材料を流下（実物の1/25スケール）
発⽣波の波⾼を計測■⼟⽯流は，セラミックビーズと丸⽊で模擬■貯留池の⽔位を変化させ， 貯留⽔位h
衝撃圧
貯⽔による減勢効果を検証
⼟⽯流模擬材料
実験② 開削された廃⽌溜池の堰き⽌め効果の解明■開削された堤体を使⽤し，⼟⽯流の堰⽌め量を計測■開削⾯を少し底上げすることによる堰き⽌め効果の向上を検証

堤体模型

結果と考察

溜池に流⼊する
⼟⽯流の挙動特性

7.6
0.8
0.6
0.4

2.0
1.5
1.0

0

5
水位（cm）▲貯⽔位と越流量の関係

10※相対⽔位：発⽣波⾼H / 貯留⽔位h

貯⽔位の2.5倍

貯⽔があることで越流量が⼤幅減0.2■開削された堤体であっても，⼀定程度⼟⽯流を堰き⽌める効果を有する■開削⾯の若⼲の底上げと貯⽔の効果により，堰き⽌め効果は⼤幅に向上する

2.5
相対水位

越流量（kg）

7.8

0.0

3.0

Case R6
Case R10
Case RM
Case RM-W

上流での堰⽌量

開削された廃⽌溜池の⼟⽯流堰き⽌め効果■貯留⽔は⼟砂の衝撃圧や越流量を減勢させる効果を有する■⼀⽅で，⼟⽯流流⼊による波⾼は，最⼤で貯⽔位の2.5倍程度まで上昇する可能性⇒最適な⽔位設定により安全性を確保
8.0

下流への流出量

0.10

0.15

0.20

Case R3
Case R6
Case R10
Case RM
Case RM-W
0.25 0.30 0.35

相対層厚

▲貯⽔位に対する最⼤波⾼▲底上げ無し▲底上げ有り（貯⽔有り）

数値シミュレーションも実施
⼟砂（粒状体）と⽔（流体）を連成した数値解析を実施

神⼾⼤学⼤学院 農学研究科 ⼟地環境学研究室
園⽥悠介，澤⽥ 豊 連絡先：sono@boar.kobe-u.ac.jp

国際学会発表
1. Sonoda, Y., Tsujimoto, K., Matsumoto, T., Sawada,Y.: Flume model test on granular materials
flowing into a small fill dam, 6th World Landslide Forum “Landslides Science for sustainable
development” , Italy(2023)

国内学会発表1. 園⽥悠介，松本赳，辻本琴⾳，⻑友陽奈，澤⽥豊：ため池貯⽔池内に流⼊する⼟⽯流の挙動特性に関する実験的検討，第72回農業農村⼯学会⼤会，愛媛（2023）
2. 辻本琴⾳，園⽥悠介，松本 赳，澤⽥ 豊：廃⽌ため池に流⼊する⼟⽯流の挙動特性に関する実験的検討，第72回農業農村⼯学会⼤会，愛媛（2023）
3. 園⽥悠介，松本赳，澤⽥豊：貯留⽔に流⼊する粒状体の流動性に関する⼀考察，第79回農業農村⼯学会京都⽀部研究発表会，兵庫（2022）
4. 園⽥悠介，松本赳，井上優佑，澤⽥豊，河端俊典：貯留状態のため池に流⼊する⼟⽯流に関する基礎的実験，第71回農業農村⼯学会⼤会，⽯川（2022）

本研究は，JSPS科学研究費補助⾦（課題番号：21H02306および22KJ2235）の⽀援を受けて実施された．