JP6392258B2 - Breakwater construction method - Google Patents
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Description
本発明は、基礎マウンド上にケーソン及び消波ブロックを設置することによって構築される防波堤に関し、特に、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤の構築方法に関する。 The present invention relates to a breakwater constructed by installing caissons and wave-dissipating blocks on a foundation mound, and more particularly to a breakwater construction method having sufficient sliding resistance against an assumed tsunami.
港湾等を保護するために構築される防波堤は、通常、海底に構築した基礎マウンドの上にケーソンを設置し、その沖側(港外側)に多数の消波ブロックを積み上げて(消波工を形成して)構築されている。 Breakwaters constructed to protect harbors, etc., usually have caisson installed on the foundation mound built on the sea floor, and many wave-dissipating blocks are stacked on the offshore side (outside of the port). Formed) and built.
近年では、地震津波によって防波堤のケーソンが陸側へ転落してしまうという被災事例が多数報告されており、耐津波性能の向上が望まれている。 In recent years, many cases have been reported that the breakwater caisson falls to the land side due to the earthquake tsunami, and improvement of tsunami resistance is desired.
本発明は、このような従来技術における課題を解決しようとするものであって、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤を構築する方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a method for constructing a breakwater having sufficient sliding resistance against an anticipated tsunami.
本発明に係る防波堤の構築方法は、一つのケーソンの重量の値W1にケーソンとマウンドとの摩擦係数の値μ1を乗じて算出されるケーソンの滑動抵抗力の値R1と、当該ケーソンの港内側に積み上げる消波ブロックの総重量の値W2に消波工(消波ブロックを積み上げて構築される構造物)とマウンドとの摩擦係数の値μ2を乗じて算出される滑動抵抗力の値R2と、を加算して算出される滑動抵抗力の値Rを、想定される津波力Pと一致させるために必要となる値W2を求め、総重量が値W2以上となる量の消波ブロックを、前記一つのケーソンの港内側に積み上げることを特徴としている。 The breakwater building method according to the present invention includes a caisson sliding resistance value R1 calculated by multiplying a caisson weight value W1 by a friction coefficient value μ1 between the caisson and the mound, and the inside of the caisson port. The value R2 of the sliding resistance calculated by multiplying the value W2 of the total weight of the wave-dissipating blocks piled up by the friction coefficient value μ2 between the wave-dissipating work (structure constructed by accumulating the wave-dissipating blocks) and the mound The value R2 of the sliding resistance calculated by adding, and the value W2 required to match the assumed tsunami force P is obtained. It is characterized by being stacked inside the port of the one caisson.
尚、消波工とマウンドとの摩擦係数の値μ2を、0.6として値W2を求めることが好ましい。 In addition, it is preferable to obtain the value W2 by setting the value μ2 of the coefficient of friction between the wave absorber and the mound to be 0.6.
本発明に係る防波堤の構築方法によれば、ケーソンの港内側に形成した消波工を、津波に対する受動抵抗として機能させることができ、各ケーソンにおける耐津波性能(安定性)の飛躍的な向上を期待することができ、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤を構築することができる。 According to the construction method of the breakwater according to the present invention, the wave breaker formed inside the caisson port can function as a passive resistance against tsunami, and the tsunami resistance performance (stability) in each caisson can be dramatically improved. Therefore, it is possible to construct a breakwater having sufficient sliding resistance against an assumed tsunami.
以下、本発明「防波堤の構築方法」を実施するための形態について説明する。図1は、本発明に係る方法によって構築した防波堤1の構造を模式的に示す断面図である。図示されているように、この防波堤1は、海底地盤上に捨石を配置して構築したマウンド2の上にケーソン3を設置するとともに、ケーソン3の港内側(図1において右側)に、消波ブロック5を積み上げることによって、消波工4が構築されている。(尚、図1に示すように、ケーソン3の港外側(図1において左側)にも、必要に応じて消波ブロック5を積み上げ、消波工6を形成してもよい。)
Hereinafter, the form for implementing this invention "the construction method of a breakwater" is demonstrated. FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a
このように本発明は、ケーソン3の港内側に多数の消波ブロック5を積み上げて(消波工4を形成して)防波堤1を構築することを一つの特徴とするものである。ケーソン3の港内側に形成した消波工4を、津波に対する受動抵抗として機能させることにより、各ケーソン3における耐津波性能(安定性)の飛躍的な向上を期待することができる。
As described above, the present invention is characterized in that the
更に本発明は、想定される津波力に対してケーソン3(及び消波工4)の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工4の重量を算出し、総重量がその閾値以上となる量の消波ブロック5をケーソン3の港内側に積み上げて消波工4を形成することを特徴としている。
Furthermore, the present invention calculates the weight of the wave-
尚、想定される津波力Pに対してケーソン(及び消波工)の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工の重量(ケーソンの港内側の消波ブロックの総重量)W2は、次のようにして求めることができる。 In addition, the weight of the wave breaker inside the port required to antagonize the resistance force of the caisson (and wave breaker) against the assumed tsunami force P (total weight of wave breaker block inside the caisson port) W2 can be obtained as follows.
「想定される津波力Pに対してケーソン(及び消波工)の抵抗力が拮抗する」とは、「想定される津波力Pと、ケーソンとその港内側に形成される消波工の全体の滑動抵抗力Rが等しい」ということを意味している(P=R)。そして、ケーソンとその港内側に形成される消波工の全体の滑動抵抗力Rは、当該ケーソンの滑動抵抗力R1と、消波工の滑動抵抗力R2との和であり(R=R1+R2)、ケーソンの滑動抵抗力R1は、ケーソンの重量W1に摩擦係数μ1を乗じることによって求めることができ(R1=W1×μ1)、また、消波工の滑動抵抗力R2は、消波工の重量W2に摩擦係数μ2を乗じることによって求めることができる(R2=W2×μ2)。 “The resistance of the caisson (and the wave breaker) antagonizes the assumed tsunami force P” means “the tsunami force P assumed and the entire wave breaker formed inside the caisson and its harbor. Means that the sliding resistance R is equal (P = R). The overall sliding resistance R of the caisson and the wave breaker formed inside the harbor is the sum of the sliding resistance R1 of the caisson and the sliding resistance R2 of the wave quenching (R = R1 + R2). The sliding resistance R1 of the caisson can be obtained by multiplying the weight W1 of the caisson by the friction coefficient μ1 (R1 = W1 × μ1), and the sliding resistance R2 of the wave breaker is the weight of the wave breaker It can be determined by multiplying W2 by the friction coefficient μ2 (R2 = W2 × μ2).
これらを整理すると、次の通りとなる。
P=W1×μ1+W2×μ2
(P:想定される津波力、W1:検討対象となる一つのケーソンの重量、W2:消波工の重量、μ1:ケーソンとマウンドとの摩擦係数、μ2:消波工とマウンドとの摩擦係数)
These can be summarized as follows.
P = W1 × μ1 + W2 × μ2
(P: Assumed tsunami force, W1: Weight of one caisson to be examined, W2: Weight of wave-dissipating work, μ1: Coefficient of friction between caisson and mound, μ2: Coefficient of friction between wave-dissipating work and mound )
従って、想定される津波力Pに対してケーソン(及び消波工)の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工の重量W2は、次式により求めることができる。
W2=(P−W1×μ1)÷μ2
Therefore, the weight W2 of the wave-dissipating work inside the harbor required to antagonize the resistance of the caisson (and the wave-dissipating work) against the assumed tsunami force P can be obtained by the following equation.
W2 = (P−W1 × μ1) ÷ μ2
ここで、想定される津波力Pの値、及び、ケーソンの重量W1の値は、対象案件毎に適宜設定することができ、また、ケーソンとマウンドとの摩擦係数μ1の値としては、一般に「0.6」という数値が用いられている(例えば、非特許文献1)。一方、消波工とマウンドとの摩擦係数μ2については、これまでに一般的に用いられている数値は存在していない。 Here, the assumed value of the tsunami force P and the value of the caisson weight W1 can be set as appropriate for each target project, and the value of the friction coefficient μ1 between the caisson and the mound is generally “ A numerical value of “0.6” is used (for example, Non-Patent Document 1). On the other hand, there is no numerical value generally used so far for the coefficient of friction μ2 between the wave absorber and the mound.
そこで本発明の発明者らが、模型を用いて実験を行い、消波工とマウンドとの摩擦係数μ2が、どのような値となるか調べたところ、「0.6」という数値となることが判明した。 Therefore, the inventors of the present invention conducted an experiment using a model and examined what value the friction coefficient μ2 between the wave-dissipating work and the mound would be, and the value was “0.6”. There was found.
以下、本発明の発明者らが行った実験の内容とその結果について説明する。
まず、図2に示すような実験装置を用意した。より具体的には、マウンド2’,2”(模型)の上に、ケーソン3’(模型)を載置するとともに、ケーソン3’の背後に消波ブロックの模型を積み上げて消波工4’(模型)を形成した。尚、ケーソン3’及び消波工4’の左右両側に側壁10,10をそれぞれ配置し、ケーソン3’の両側面にそれぞれ固定した。
The contents and results of experiments conducted by the inventors of the present invention will be described below.
First, an experimental apparatus as shown in FIG. 2 was prepared. More specifically, a
そして、図示しないウインチを用いて、ケーソン3’(模型)及び消波工4’をワイヤー9で水平に(図2において右方向へ)牽引することで載荷し、荷重とケーソン3’の変位を測定するとともに、消波工4’を形成せずに、ケーソン3’のみを牽引した場合の荷重と変位の測定を行った。尚、牽引する高さ位置は、ケーソン3’の底面から天端面までの高さの1/3の位置とし、牽引速度は、1.5cm/sとした。また、ケーソン3’の下のマウンド2”は、木製の土台とし、地盤に固定した。これは、ケーソン3’とマウンドの摩擦力のバラツキを小さくするためと、牽引時にケーソンを水平に保つためである。また、実験時に捨石マウンドが地盤上を滑ることを防ぐため、地盤にワイヤーメッシュを設置した。
Then, using a winch (not shown), the
図3は、実験装置の断面図である。模型縮尺は、1/50を想定しており、図中には、現地量に換算した値を併記している。消波工4’に使用した消波ブロック模型の諸元は、空隙率50%、密度2359kg/m3、空中単位体積重量11.56kN/m3である。マウンド2’に使用した捨石模型の諸元は、空隙率39.3%、密度2656kg/m3、空中単位体積重量15.80kN/m3である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the experimental apparatus. The model scale is assumed to be 1/50, and the value converted into the local quantity is also shown in the figure. The specifications of the wave-dissipating block model used for the wave-dissipating
牽引時の経過を観察したところ、消波工4’とマウンド2’との境界で滑りが生じ、消波工4’全体が、設置時の形状をほぼ保ちながら滑動する様子が確認された。 As a result of observing the progress at the time of towing, it was confirmed that slipping occurred at the boundary between the wave-dissipating work 4 'and the mound 2', and the entire wave-dissipating work 4 'slid while substantially maintaining the shape at the time of installation.
消波工4’あり、無しでのケーソン3’の変位と滑動抵抗力との関係(測定結果に基づく解析結果)を図4に示す。消波工4’ありの場合、変位が大きくなるにつれて抵抗が増大する傾向があり、変位が15mm程度の時点で最大値を示した。この理由としては、消波ブロックと捨石とのかみ合いが次第に進行したことと、ブロック間の空隙が次第に詰まったことが考えられる。消波工4’とマウンド2’との境界を滑り面と仮定し、消波工4’全体の重量と滑動抵抗力の測定値から摩擦係数を逆算したものを図5に示す。摩擦係数は、動き出しの時点で0.6程度、最大で1.2程度であった。
FIG. 4 shows the relationship between the displacement of the
以上の実験結果から、消波工とマウンドとの摩擦係数μ2は、「0.6」という数値となることが判明し、従って、消波工とマウンドとの摩擦係数μ2を「0.6」として計算することにより、想定される津波力Pに対してケーソン(及び消波工)の抵抗力を拮抗させるために必要となる港内側の消波工の重量W2を求めることができる。そして、総重量が当該閾値(W2の値)以上となる量の消波ブロックをケーソンの港内側に積み上げて消波工を形成することにより、想定される津波に対し十分な滑動抵抗力を有する防波堤を構築することができる。 From the above experimental results, it has been found that the friction coefficient μ2 between the wave-dissipating work and the mound is “0.6”, and therefore the friction coefficient μ2 between the wave-dissipating work and the mound is “0.6”. By calculating as above, the weight W2 of the wave-dissipating work inside the harbor necessary to antagonize the resistance force of the caisson (and the wave-dissipating work) against the assumed tsunami force P can be obtained. And it has sufficient sliding resistance with respect to the assumed tsunami by stacking the wave-dissipating blocks of the total weight equal to or greater than the threshold value (the value of W2) inside the caisson port to form the wave-dissipating work. Breakwater can be built.
1:防波堤、
1’:防波堤(模型)
2:マウンド、
2’,2”:マウンド(模型)、
3:ケーソン、
3’:ケーソン(模型)
4:消波工(港内側)、
4’:消波工(模型)、
5:消波ブロック、
6:消波工(港外側)
7:変位計、
8:ロードセル、
9:ワイヤー、
10:側壁
1: Breakwater,
1 ': Breakwater (model)
2: Mound,
2 ', 2 ": mound (model),
3: Caisson,
3 ': Caisson (model)
4: Wavebreaker (inside the harbor),
4 ': Dissipation (model),
5: Wave-dissipating block,
6: Wavebreaker (outside the port)
7: Displacement meter
8: Load cell,
9: Wire,
10: Side wall
Claims (1)
一つのケーソンの重量の値W1にケーソンとマウンドとの摩擦係数の値μ1を乗じて算出されるケーソンの滑動抵抗力の値R1と、当該ケーソンの港内側に積み上げる消波ブロックの総重量の値W2に消波工とマウンドとの摩擦係数の値μ2を乗じて算出される滑動抵抗力の値R2と、を加算して算出される滑動抵抗力の値Rを、想定される津波力Pと一致させるために必要となる値W2を、前記消波工とマウンドとの摩擦係数の値μ2を0.6として求め、
総重量が値W2以上となる量の消波ブロックを、前記一つのケーソンの港内側に積み上げることを特徴とする防波堤の構築方法。 A method of building a breakwater by stacking many wave-dissipating blocks inside the caisson port,
The caisson sliding resistance value R1 calculated by multiplying the caisson weight value W1 by the caisson-mound friction coefficient value μ1 and the total weight of the wave-dissipating block stacked inside the caisson port The value R2 of the sliding resistance calculated by multiplying W2 by the friction coefficient value μ2 between the wave-dissipating work and the mound, and the value R of the sliding resistance calculated by adding the value R2 to the expected tsunami force P A value W2 required for matching is obtained by setting a friction coefficient value μ2 between the wave-dissipating work and the mound as 0.6 ,
A breakwater building method characterized by stacking wave-dissipating blocks whose total weight is greater than or equal to the value W2 inside the port of the one caisson.
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