Fig-10 Sand Bed Movement Generated by Waves.

Fig-11 Wave Transmission Coefficient.

さBs＝4.0m、厚さhs＝0.4m、水深h＝0.25m、波高H＝8.0ｃm、周期T＝1.0sで、FEMを用いて計算した結果である。砂地盤変位が最大となった瞬間の地盤の変位と水面波形の様子を示しているが、実験と同様の位相と振幅の地理の波形が得られている。計算では砂のせん断弾性係数Gを小さくし、1kN/m²として砂のゆるんだ状態を表現し、減衰係数δは0.2としている。

なお、減衰係数δは複素せん断弾性係数G*の虚数部であり、G*＝G（1＋iδ）の関係にあり、複素弾性係数を用いることにより地盤によるエネルギー減衰が表現できる。こうした地盤による波への影響が計算できるのが本計算法の特徴である。

図−11は、地盤のせん断弾性係数Gと減衰係数δを変化させた場合の、波高伝達率KTの変化を示したものであるが、せん断弾性係数Gが1kN/?程度で波高伝達率KTが0.2程度で最小をとっている。実験ではせん断弾性係数の測定を行っていないが、注水量を変化させ地盤の軟らかさを変えて実験を行っており、ボイリング状態の軟らかすぎる状態ではかえって波高伝達率が大きくなる点など、計算と実験はよく似た傾向を示している。

5. あとがき

液状化した砂地盤による消波システムについて、水理模型実験とFEMを用いた数値計算により、その有効性を確認した。本システムを実用化するには、砂地盤を液状化させるためのエネルギーが必要であり、また、ある程度の面積を必要とすることなどの問題点がある。しかし、構造物を必要とせず、しかも消波が必要なときだけ稼働させることができるので、防波堤の開口部や重要な船舶のための波除堤としての利用をまず考えていきたい。必要なエネルギーについては波エネルギー変換装置から供給することも考えられる。今後は、さらに大型の模型実験を実施するとともに、消波効率をより高めるためのシステムの改良についても検討を進める予定である。

砂地盤の液状化については、港湾技術研究所の上部達生構造振動研究室長および善 功企動土質研究室長から貴重な助言を得ている。また、小島朗史水工部長からは、本研究全般にわたって貴重な助言を得ている。ここに記して感謝の意を表する。

参考文献

1）高橋重雄・下迫健一郎・山本悟・三浦裕信（1994）、液状化した砂地盤の特性とそれによる消波に関する基礎実験、海岸工学論文集、第41巻、pp.611−616.

2）山本督夫（1981）：Wave induced pressureｓ and effective stresses in in homogeneous seabed foundations、 Ocean Eng., Vo1.8, pp.1-16.

3）山本督夫・高橋重雄・B.Schuckman（1983）：Physucal modeling of sea-seabed interactions、ASCE, EM，VoL.109, No.1, pp.54-72.

4）永井紀彦・山本督夫・L・L.Figueroa（1983）：彼とやわらかい底質粘土との相互干渉に関する実験、第30回海岸工学講演会論文集、pp.608-612.

5）山本督夫・高橋重雄（1985）：Wave damping by soil motion、ASCE, WW, Vo1. 111, No.1, pp.62−77.

6）吉見吉昭（1991）：砂地盤の液状化、技報堂出版、182p.

7）朴 佑善・高橋重雄・鈴木高二朗・姜 閏求（1996）、波一地盤一構造物の相互作用に関する有限要素法解析、海岸工学論文集、第43巻（投稿中）

前ページ　　　目次へ　　　次ページ