補 修 時 の重 量増 加 に よ る低天 端 護 岸 消波 ブロ ックの安定 性 の変 化
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(2) 927. 補 修 時の重 量増 加 によ る低天端 護岸 消波 ブロ ックの安 定性 の変化 の 消 波 ブ ロ ッ ク2層 分 程 度 の範 囲 に残 った 不 安 定 な20t型 ブ ロ ッ ク を撤 去 し,新. 表‑1. 波浪 条件. た に32t型 ブ ロ ッ ク が 据 え付 け ら. れ て い る.し か しな が ら,補 修 後 も隅 角 部 や 隣 接 す る 直 線 部 で,天. 端 ブ ロ ック の 移 動 が 生 じ,そ. の都 度32t型 の. ブ ロ ッ ク に よ る 補 修 工 事 が繰 り返 され て い る.な. お,特. に ブ ロ ック の移 動 が 顕 著 で あ る隅 角 部 に つ い て は,目 見 田 ・三 谷(2005)の 検 討 結 果 に基 づ き,32t型 重 量 を増 加 さ せ た40t型,50t型. よ りさ らに. の消波 ブ ロックを用 いた. 補 修 が 行 わ れ て い る. 3. 消 波 ブ ロ ッ ク 安 定 性 に 関 す る 平 面 実 験 (1) 実 験 装 置 と模 型 多 方 向 不 規 則 波 造 波 装 置 を備 え た平 面 水 槽 を 用 い て水 理 模 型 実 験 を実 施 した.図‑2に,水 と構 造 物 の平 面 図 を 示 す.隅. 槽 内 に再 現 した地 形. 角 部 お よ び 隣接 す る北 護 岸. の 直 線 部 を有 効 造 波 領 域 内 に配 置 す る こ と,模 型 縮 尺 を 可 能 な 限 り大 き くす る こ と を考 慮 し,模 型 縮 尺 は1/65と した.沖. 波 条 件 が 波 向Nの 時 の 地 形 開 始 部 に お け る波 向. が 造 波 装 置 と直 角 に な る よ うに 模 型 を配 置 した.. 図‑3. 消波 ブロ ックの検査 領域 の配 置. (3) 消 波 ブ ロ ッ クの 被 害 率 の 算 定 図‑3に,護. 岸 に沿 う方 向 に設 け た 消 波 ブ ロ ッ クの 検 査. 領 域 の 配 置 を示 す.隅 角 部 付 近 に つ い て は護 岸 外 郭 形 状 に基 づ い て4分 割 し,直 線 部 に つ い て は ケ ー ソ ン1函 の幅. (2) 波 浪 条 件 の 水 深28mの 地 点 に お. 15m毎 に領 域 を分 割 した.検 査 域 の 下 端 は,原 設 計 の20t. い て 波 浪 観 測 が 行 わ れ て い る.波 浪 観 測 地 点 に お け る波. 型 消 波 ブ ロ ッ ク に対 して ハ ドソ ン式 か ら波 高H1/3を逆 算. 現 地 で は,対 象 護 岸 の 約1km沖. 浪 条 件 が 表‑1を 満 たす 沖 波 条 件 を 用 い て,エ 衡 方 程 式(間 瀬 ら,1999)に (波 高,周. 期,波. ネルギー平. よ って 地 形 開始 部 の 波 浪 条 件. お,実 験 で は,ブ. し. ロ ッ ク1個 分 の長 さ以 上 移 動 し. た ブ ロ ッ ク を被 害 と し た.. 向)を 算 定 し,造 波 条 件 と し た.Case1. は実 構 造 物 で ブ ロ ック移 動 が 生 じた 時 の 条 件,Case2〜6 4. 補 修 前 後 の 消 波 ブ ロッ ク安 定 性 の 変化 に関 す る実 験. は波 向 毎 の既 往 最 大 波 高 を 記 録 し た 際 の 条 件,Case7は N方 向 の100年 確 率 波 で あ る.実 際 の 波 浪 観 測 デ ー タ は, N方 向 の 波 の 出現 確 率 が 最 も高 く,高 波 浪 の 来 襲 方 向 も Nが 多 い.周. し,静 水 面 下1.5H1/3まで の 深 さで あ る水 深h=6.75mと た.な. 波 数 ス ペ ク トル はBretscheider一 光 易 型,方. (1) 実 験 条 件 補 修 時 の 重 量 割 増 の 効 果 を確 認 す る た め に,補 修 前 後 の 消 波 ブ ロ ッ ク の 安 定 性 を 比 較 した.図‑4に,原. 設計. 向 関 数 は光 易 型 とす る.継 続 時 間 は 目 見 田 ・三 谷(2005). (Type1)と 補 修 工 事 後(Type2)の. と同 様 に,現 地 換 算 で50時 間 以 上 と した.潮 位 に つ い て. 示 す.図. も 目 見 田 ・三 谷(2005)を. 配 置 を 示 して お り,重 量 を増 加 させ た範 囲 を灰 色 で 示 し. 参 考 に,HWL(DL+0.5m)と. た.. し. 消波 ブロ ックの配 置 を. に は,検 査 領 域 毎 の水 深 方 向 の ブ ロ ッ ク重 量 の. て い る.原 設 計 で は全 領 域 で20t型 ブ ロ ッ ク を 用 い,補 修 工 事 後 の 隅 角 部 に は40t型,50t型. を,隣. 接す る直線部. の う ち 領 域(5)〜(13)の135mの 区 間 の 天 端 か ら2層 に は32t. (a) Type1. (b) Type2 図‑2. 地 形 と構造 物 の概要. 図‑4. 補修前 後 の消波 ブロ ックの配置.
(3) 928. 海. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). 型 を用 い た.領 域(14)以降 は,実 構 造 物 にお い て ブ ロ ッ ク. る.実 構 造 物 にお い て,消 波 ブ ロ ック が 移 動 した た め に. が 移 動 して い な い た め,原. 補 修 工 事 が行 わ れ て い る範 囲 は領 域(1)〜(13)であ り,本 実. を 用 い て い る.Type1に. 設 計 の とお り20t型 ブ ロ ッ ク. は 表‑1に 示 し たCase1〜6を,. 験 は実 構 造 物 の 被 災 を よ く再 現 で き て い る.. Type2に はCase1〜7を 作 用 さ せ た.. 補 修 後 のType2の 隅 角 部 で は,40t,50tの ク を用 い て 補 修 して い る効 果 が 現 れ,被. (2) 補 修 前 後 の 消 波 ブ ロ ック の 安 定 性 図‑5に,Case2(既 Type1とType2の. 往 最 大 波 高 ・N・Smax=∞)に. 被 害 率 の 時 系 列 を示 す.な. 波 浪 条 件 に 対 して,エ. 対する. お,Case2の. 用 い る と,ハ. ドソ ン式 か. ら求 め られ る消 波 ブ ロ ッ ク の 所 要 重 量 は10.9t,隅 角 部 を 考 慮 して5割 増 と して も16.3tであ り,Type1,Type2と. 1/3程度 に低 下 す る.一 方 で32t型 ブ ロ ッ ク を用 い て 補 修 し た領 域(5)〜(7)の被 害 率 はType1と ほ ぼ 同 程 度 で あ る.. ネ ル ギ ー平 衡 方 程 式 か ら算 定 され. る護 岸 前 面 の 波 高H1/3=4.6mを. 消波 ブロ ッ 害 率 がType1の. も. に十 分 安 定 な 重 量 の消 波 ブ ロ ック を 用 い て い る.. な お,領. 域(8)以降 で は,Type1と. て お り,32t型. 比べ て被害率 が低下 し. ブロ ックへの重量 割増 の効 果が現 れ てい. る. 図‑6に,Type1,Type2に. 対 して 各 波 浪 条 件 を54時 間. 造 波 し た 後 の 被 害 率 の 分 布 を 示 す.両Typeと. も,方. 向. 集 中 度Smaxが 小 さ い ほ ど 被 害 率 は小 さ く,目 見 田 ・三 谷 (2005)と 同 様 の 傾 向 が み られ る.ま た 斜 め入 射 時(NNW, NNE)は. 沖 波 条 件 の 波 高 が 小 さ く,護 岸 に 作 用 す る波 も. 小 さ い た め に,N方. (a) Type1(補. (b) Type2(補 図‑5. 向 波 に比 べ る と被 害 率 が 小 さ い.. 修 前). (a). Type1(補. 修 前). (b). Type2(補. 修 後). 修 後). 消 波 ブ ロ ッ ク被 害 率 の 時 系 列(Type1・Type2). 原 設 計 のType1の 隅 角 部(領 域(1)〜(4))で は,波 の 作 用. 図‑6. 造 波 開 始 よ り54時. 間 後 の 被 害 率(Typel・Type2). 開 始 直 後 か ら20t型 消 波 ブ ロ ック の 移 動 が 多 数 移 動 し, 14時 間 後 に は被 害 率 が40%に. 達 す る.直 線 部 に お い て も,. Type1で 用 いて い る20t型 の 消 波 ブ ロ ッ ク は,全 波 浪 条. 隅 角 部 に隣 接 す る領 域(5)〜(7)の被 害 率 は50時 間 後 に は20. 件 に対 して 所 要 重 量 を 満 た して い る に もか か わ らず,隅. %近. 角 部 を 中 心 に被 害 が生 じて い る.特. くま で上 昇 す る.な お,直 線 部 で は,隅 角 部 か ら離. に,領 域(1)の被 害 率. れ る ほ ど被 害 率 が 小 さ くな る.こ の理 由 と して は,堤 幹. が 大 きい の は,斜 め 入 射 波 が ケ ー ソ ン前 面 に作 用 す る際. 部 が 堤 頭 部 に比 べ て 構 造 的 に安 定 で あ る こ と,水 深 の減. の激 しい 水 粒 子 運 動 や 循 環 流(目 見 田 ・三 谷,2005)に. 少 に よ る波 高 の 低 減,防 波 堤 に よ る遮 蔽 な どが 考 え られ. え,消 波 ブ ロ ック の端 部 で あ り背 後 か らの支 持 が 無 い こ. 加.
(4) 補 修 時の重 量増 加 によ る低天 端護 岸消 波 ブロ ックの安 定性 の変化. 929. とが 原 因 で あ る と考 え られ る.隅 角 部 の うち 領 域(3)の被 害 率 が 隣 接 す る他 の 領 域 に比 べ て 小 さ い の は,領 域(3)に 対 して 波 が正 面 か ら直 角 に作 用 す る た め だ と考 え られ る. た だ し,隅 角 部 に お いて 最 も安 定 な領 域(3)にお いて も, ハ ド ソ ン式 か ら求 め られ る所 要 重 量 の1.5倍 以 上 の 重 量 の ブ ロ ックが 移 動 す る.以 上 の こ とか ら,ハ. (a)Type3 ドソ ン式 で. は考 慮 され て い な い 波 の入 射 角 や 天 端 の低 さ な ど対 象 護 岸 固 有 の条 件 が ブ ロ ック の安 定 性 に影 響 を お よ ぼ して い る と考 え られ る Type2の 隅 角 部 で は,40tと50tの 消 波 ブ ロ ッ ク を用 い て い る た め に,Type1と. 比 べ る と安 定 性 が 向上 す る.特. (b)Type4. に. 領 域(3)で は100年 確 率 波 が 作 用 した場 合 に も ブ ロ ッ ク の 移 動 は み られ な い.一 方,直 線 部 の う ち隅 角 部 に隣 接 す る領 域(5)ではType1と 同 程 度 の被 害 が 発 生 し,32t型 消 波 ブ ロ ッ クへ の 重 量 割 増 の 効 果 は み られ ず,重 量 が 大 き な (c)Type5. ブ ロ ッ ク ほ ど安 定 性 が 増 す ハ ドソ ン式 の考 え方 と一 致 し な い結 果 と な る. 5. 安 定 性 に 影 響 を お よ ぼ す 要 因 に 関 す る 実 験 (1) 実 験 条 件. (d) Type6. 前 節 で 述 べ た と お り,隅 角 部 で は 重 量 割 増 に よ る消 波 ブ ロ ッ クの 安 定 性 向 上 効 果 が み られ る もの の,直 線 部 で は32t型 の 消 波 ブ ロ ッ ク で も補 修 工 事 前 と同 程 度 の 被 害 が 発 生 し,安 定 性 が 向 上 して い な い こ とが 確 認 さ れ た. こ こ で は,ブ. ロ ック の 安 定 性 に影 響 を お よ ぼす 要 因 を 抽. 出 す る た め に,図‑7に Case7(100年. 示 す ブ ロ ッ ク の 配 置 に 対 して. 確 率 波)を 作 用 さ せ,Type2の. 較 を 行 っ た.な. お,Case7の. の 波 高H1/3=5.0mを. (e)Type7. 安 定 性 との 比. 図‑7. 消 波 ブ ロ ッ ク の 配 置(Type3〜Type7). 波 浪 条 件 に 対 す る護 岸 前 面. 用 い て ハ ドソ ン式 か ら求 め られ る消. 波 ブ ロ ッ ク の所 要 重 量 は14t,隅 して も21tで あ り,Type2で. 角 部 を考 慮 して5割 増 と. 補 修 に 用 い ら れ た32t型 は 十. 分 な 重 量 を有 して い る ブ ロ ッ ク で あ る.Type3〜Type7 に対 す る実 験 に つ い て は,Type1お. よ びType2で 顕 著 な. 被 災 が 生 じた 隅 角 部 付 近 の み を ブ ロ ッ ク移 動 の検 査 範 囲 と し,Type3〜Type6は. 領 域(7)以 降 に,Type7は. 領 域(10)以. 降 に飛 散 防 止 用 の ネ ッ トを 展 張 した.な お,図‑7中. の薄. い灰 色 は原 設 計 か らブ ロ ッ ク重 量 を増 加 させ た範 囲 を 示 し,濃 い 灰 色 は ネ ッ トに よ る飛 散 防 止 を 図 っ た範 囲 を 示 して い る. 図‑8. 造 波 開 始 よ り54時. 間 後 の 被 害 率(Type2〜Type6). (2) 天 端 高 お よ び ブ ロ ッ ク重 量 に よ る安 定 性 の 変 化 図‑8に,Type2〜Type6に. 対 して100年 確 率 波 を54時 間. Type3は,Type2の 天 端 高 を 約10m高 Typeで は,ケ. 天 端 上 に5層 の ブ ロ ッ ク を上 乗 せ し, く した 条 件 で あ る.こ れ に よ り,他 の. ー ソ ン前 面 の ブ ロ ッ ク天 端 上 に波 が 作 用. す る の に対 して,Type3で. は非 越 波 と な る.こ. さ せ て い る と考 え られ る.た だ し,領 域(5),(6)に お い て は,天. 作 用 さ せ た 後 の 被 害 率 を 示 す.. の 時,領. 端 高 を高 くす る こ と でType2と 比 べ る と安 定 性 は. 向 上 す る も の の,ハ. ドソ ン式 を 満 足 す る32t型 ブ ロ ック. の移 動 が み られ,期 待 通 りの安 定 性 は得 られ て い な い. 低 天 端 のType1,2で の に 対 して,非. は天端 付近 の ブ ロ ックが移動 す る. 越 波 と な るType3で は天 端 付 近 の ブ ロ ッ. 域(2)〜(4)で は ブ ロ ック は移 動 が み られ な い こ と か ら,. ク は 安 定 で あ る が 静 水 面 付 近 で移 動 が 生 じ る.こ の こと. Type2で. か ら,被 災 の原 因 は天 端 の低 さ だ けで は な い こ とが 分 か. は天 端 高 の低 さ が 消 波 ブ ロ ッ ク の安 定 性 を低 下.
(5) 930. 海. る.一 方,領. 岸. 工. 学. 論. 文. 集. 第55巻(2008). 域(1)〜(4)を50t型 ブ ロ ッ クで 補 修 したType4. で は,領 域(2)と(4)で50t型 ブ ロ ック が 移 動 す る こ と か ら, 重 量 を40t(Type2)か. ら50t(Type4)に 割 増 す る効 果 と比 べ. る と,天 端 高 を 高 くす る(Type3)こ. と に よ る安 定 性 向上. 効 果 の 方 が 大 きい と い え る.. 6. ま と め 本 研 究 で は,実 際 に被 災 後 に重 量 の 割 増 に よ り安 定 性 向上 を 図 って い る埋 立 地 隅 角 部 付 近 の 消 波 ブ ロ ッ ク に対 して,水 理 実 験 に よ り重 量 割 増 の 効 果 を評 価 す る と と も. Type5は,領. 域(2)〜(4)をType2と 同 様 の40t型 ブ ロ ック. に,補 修 前 後 の安 定 性 の 変 化 に影 響 を お よ ぼ す影 響 を検. で 補 修 し,さ. らに 領 域(5)ま で40t型 ブ ロ ック の 範 囲 を拡. 討 した.結 果 を ま とめ る と以 下 の とお りで あ る.. 大 して い る.こ の条 件 に対 して は,領 域(4),(5)に お い て. (1)水 理 実 験 で は,現 地 と同 様 に,隅 角 部 お よ び 隣 接 す る. Type4と 比 べ て 安 定 性 の 向 上 が み られ る.こ れ は 領 域(5). 直 線 部 に お い て 原 設 計 の20tブ ロ ッ ク に 移 動 が 生 じ た.. の重 量 を40tに 割 増 した 効 果 で あ り,Type4の. 天 端 下2層 に対 して 重 量 を32tに 割 増 した ブ ロ ッ クを 用. 被害 率が大. き い の は,領 域(5)で生 じた被 災 が 隣 接 す る領 域(4)へ拡 大 した た め だ と考 え られ る.領. 域(5),(6)を40t型 ブ ロ ッ ク. い て補 修 を して も,十 分 な安 定 性 は 得 られ な か った . (2)32tに 重 量 割 増 を した 消 波 ブ ロ ッ ク を 用 い て,天. 端高. で 補 修 したType6で は,領 域(3)〜(6)で ブ ロ ッ ク の移 動 が. を 高 く した 場 合 に は若 干 の 安 定 性 の 向 上 は み られ る こ. み られ な い こ と か ら も,隅 角 部 で所 要 重 量 以 上 の ブ ロ ッ. とか ら,低 天端 護 岸 は通 常 の形 状 と比 べ る と消波 ブ ロ ッ. クが 移 動 す る原 因 の1つ と して,直 線 部 の被 災 に よ る支. クの 安 定 性 が 低 い こ とが 確 認 で き た.た だ し,天 端 が. 持 の 低 下 が 挙 げ られ る.. 高 い条 件 に お いて も,ハ. (3) ブ ロ ッ ク重 量 不 連 続 部 の水 深 に よ る安 定 性 の 変 化 前 節 で 述 べ た 高 天 端 のType3の 領 域(5),(6)に お い て ブ ロ ック の移 動 が 生 じた静 水 面 付 近 に は,ブ. ロ ック重 量 の. 不 連 続 部 が あ る.こ の こ とか ら,対 象 護 岸 で は,重 量 の 異 な る ブ ロ ッ クの 境 界 が,大. き な力 が作 用 す る静 水 面 付. 近 に 位 置 す るた め に不 安 定 と な って い る と考 え られ る. そ こ で,Type7で ロ ッ ク を 用 い,そ. は,領 域(5)〜(7)にType2と 同 じ32t型 ブ の 設 置 範 囲 を天 端 下2層 か ら ブ ロ ッ ク. 移 動 検 査 範 囲下 限 まで 拡 大 した. 図‑9に,Type2とType7に. ドソ ン式 で算 定 され る所 要 重. 量 以 上 の消 波 ブ ロ ック が移 動 す る領 域 が み られ る こ と か ら,天 端 高 だ けが 対 象 護 岸 の 被 災 原 因 で は な い. (3)32tよ り重 量 を 増 加 させ て40t型 の ブ ロ ッ ク を用 い て 補 修 を 行 っ た場 合 に も,十 分 な 安 定 性 は得 られ なか った. しか し な が ら,補 修 時 の 重 量 割 増 の 範 囲 を 静 水 面 下 1.5H1/3まで とす る と32t型 で も十 分 安 定 で あ った.こ こ とか ら,対 象 地 点 で は,ブ. の. ロ ック重 量 の 不 連 続 部 が. 静 水 面 付 近 に位 置 す る こ とが被 災 の 原 因 と考 え られ る. (4)以 上 よ り,補 修 時 に 重 量 を割 増 し た ブ ロ ッ クを 用 い て. 対 して100年 確 率 波 を54時 間. 安 定 性 向 上 を 図 る場 合 に は,波 浪 の 影 響 が 小 さ くな る. 作 用 させ た後 の被 害 率 を示 す.ブ. ロ ック重 量 の 不 連 続 部. 領 域 ま で を一 様 な 重 量 の ブ ロ ッ ク に置 換 す る こ とが 望. の水 深 を1.5H1/3とす る こ とで,十. 分 な安 定 性 が 得 られ て. ま しい と考 え られ る.. い る.こ の 水 深 は,傾 斜 堤 の 設 計 時 に質 量 の 小 さ い捨 石 お よ び ブ ロ ック を使 う こ と が で き る水 深(日 本 港 湾 協 会,. 謝 辞:本. 2007)と 一 致 して い る.こ. の こ とか ら,補 修 時 の重 量 割. 財 団 法 人 電 力 中 央 研 究 所 榊 山 勉 上 席 研 究 員 よ り貴 重 な ご. 増 は,設 計 時 と 同様 に 波 の作 用 が 強 い範 囲 全 体 を 対 象 と. 助 言 を,ま た水 理実 験 に あ た って は,(株)日本工 業 試 験 所 ・. す る べ きで あ り,原 設 計 の ブ ロ ッ ク と の重 量 不 連 続 部 は. 内 西 博 氏 の 協 力 を 得 た こ とを 記 して,謝 意 を表 す る.. 研 究 の実 験 デ ー タ の取 りま と め に 当 た って は,. 波 の作 用 の 弱 い水 深 とす るべ き で あ る と考 え られ る. 参 荒 木 進歩 ・田 中 隆太 ・浦 井. 考. 文. 献. 剛 ・出 口一 郎(2005):. 透 過 波 高 を性. 能 指 標 と した捨 石 防 波 堤 の 最 適 な 補 修 計 画 の検 討, 海 岸 工 学 論 文 集, 第52巻, pp.856‑860. 荒 木 進 歩 ・出 口 一 郎(2007): 期 待 総 補 修 費 の算 定 に 基 づ く質 量 を 割 増 した被 覆石 に よ る堤 体 補 修 の 検 討, 海 洋 開 発 論 文 集, 第 23巻, pp.351‑356. 高 山知 司 ・辻 尾 大 樹 ・安 田誠 宏(2006):. ラ イ フ サ イ ク ル コ ス トを. 考 慮 した護 岸 被 覆 材 の最 適 設 計, 海 岸 工 学 論 文 集, 第53巻, pp.856‑860. 日本 港 湾 協 会(2007):. 港 湾 の施 設 の技 術 上 の基 準 ・同 解 説(下),. 1485p. 間瀬. 肇 ・高 山 知 司 ・国 富 将 嗣 ・三 島 豊 秋(1999): 波の回折を考 慮 した多 方 向不 規 則 波 の変 形 計 算 モ デ ル に 関 す る研 究, 土 木. 学 会 論 文 集, 第628号, II‑48, pp.177‑187. 目見 田 哲 ・三 谷 敏 博(2005): 構 造 物 隅 角 部 に お け る消 波 ブ ロ ッ ク の 被 災 メカ ニ ズ ム, 海 岸工 学 論文 集, 第52巻, pp.776‑780 図‑9. 造 波 開 始 よ り54時. 間 後 の 被 害 率(Type2〜Type7).
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