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https://doi.org/10.24546/81011526
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81011526 (fulltext)
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2.15 MB
2
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メタデータID
81011526
アクセス権
open access
出版タイプ
Version of Record
タイトル
地盤の異方透水性とその発現メカニズム
その他のタイトル
Anisotropic permeability of soil : Magnitude and mechanism of occurrence
著者
著者ID
A1018
研究者ID
1000020144602
著者名
田中, 勉
Tanaka, Tsutomu
タナカ, ツトム
所属機関名
農学研究科
収録物名
神戸大学都市安全研究センター研究報告
巻(号)
20
ページ
246-268
出版者
神戸大学都市安全研究センター
刊行日
2016-03
公開日
2019-05-30
抄録
一般的に, 地盤は不均質であり異方透水性を有する。とくに, 異方透水性は, 地盤の浸透流特性に種々の影響を及ぼすことが知られており, その特性を明らかにすることは緊急の課題である。ここでは, 地盤の異方透水性とその発現メカニズムについて考察を行った。まず, 自然地盤, 人工の締固め地盤, 実験室のモデル地盤について,異方透水性の値がどれほどの大きさであるかについて考察した。次に, 非常に遅い流水中の球に作用する抵抗力を表すストークスの法則, 円管内の粘性流体の流量と動水勾配の関係を表す Hagen–Poiseuille の式を用いると, 浸透水の運動方程式(拡張されたダルシー則)が導かれること, 透水係数マトリックスが対称テンソルであることを示した。そして, 層状地盤の水平及び鉛直方向の等価透水係数は各層の層厚を重みとした(重み付き算術平均)及び(重み付き調和平均)で表されることを示し, 数学的に恒等的に(重み付き算術平均) ( 重み付き調和平均)の関係が成り立つことを示した。また, 異方透水性地盤の浸透流問題は, 従来, 座標変換の理論を用いて解析されてきたが,その理論を用いると, 異方透水性が, 「堤体内の浸潤線」や「締切り矢板のある二次元地盤内の浸透流(流線網)」に与える影響を容易に理解できることを示した。
The permeability of soil is generally inhomogeneous and anisotropic. This inhomogeneous and anisotropic permeability has marked effects on the seepage flow and/or stability of the soil. Here, the magnitude and mechanism of occurrence are discussed with respect to the anisotropic permeability of soil. For natural, compacted, and model (in experiments) soils, the magnitude of the anisotropic permeability is first discussed. The mechanism of the occurrence of anisotropic permeability is then considered. Stokes’ law, which represents the resistance of a sphere against the flow of water, and Hagen-Poiseuille equation, which represents the relationship between a quantity of flowing water through a circular pipe and hydraulic gradient, are shown. Based on the two methods, the extended Darcy’s law (or equation of motion) is derived, and the coefficient of permeability is given as a symmetric tensor. For multi-layered soil, the equivalent values of horizontal and vertical coefficients of the permeability of stratified soil (kh and kv) are given as the weighted arithmetic mean (or WAM) and weighted harmonic mean (or WHM), respectively, where the weight is given as the thickness of each layer. It is shown that the inequality: kh (represented by WAM) ≥kv (represented by WHM) is always true mathematically. Next, the theory of co-ordinate transformation with respect to the anisotropic permeability is considered. From examples of co-ordinate transformation from real to imaginary sections and an inverse operation, the effects of anisotropic permeability on the seepage flow pattern through horizontally infinite and finite (or restricted)soils are clarified
キーワード
異方透水性
ストークスの法則
Hagen–Poiseuille の式
層状地盤
等価透水係数
座標変換理論
カテゴリ
農学研究科
神戸大学都市安全研究センター研究報告
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20号(2016-03)
紀要論文
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資源タイプ
departmental bulletin paper
言語
Japanese (日本語)
ISSN
1342-9167
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NCID
AA11142997
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URI
http://www.rcuss.kobe-u.ac.jp/publication/publication.html
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