ダム構造研究室 ●平成10年度に実施した調査・試験・研究の成果概要

岩盤の試験法と評価法に関する研究

　安全で経済的なコンリートダムを設計するには、滑動に対する安定性を確保するため、基礎岩盤のせん断強度を精度よく把握することが必要である。このため、本研究は、岩盤のせん断強度に及ぼす各種要因の影響について検討を行うものである。
　10年度は、石膏を用いて作製した岩盤模型によって、硬軟2種類の岩盤が分布する複合岩盤のせん断強度について検討した。その結果、複合岩盤のせん断強度は、それぞれの岩盤の分布面積比から定まる加重平均せん断強度よりも小さくなることが分かった。あわせて、その値を定量的に評価する方法について検討した。

ダム基礎岩盤および掘削法面の安定性評価と設計法に関する調査

　近年、色々な地質条件のもとでダムが建設されるようになり、ダム基礎の岩盤掘削に伴って長大掘削法面が生じる事例が見られる。このため、ダムの地質調査や設計においては、ダムの基礎ばかりでなく、掘削法面の安定性についても十分に検討する必要性が生じてきている。
　10年度は、ダムの基礎掘削に伴って生じる掘削法面の安定性評価方法の検討に資するため、全国の51ダムを対象にアンケート調査を実施し、掘削法面の設計の現状をとりまとめた。

ダム基礎岩盤の透水特性評価と基礎処理技術に関する調査

　近年、色々な地質条件のもとでダムが建設されるようになり、多様化した水理地質構造をもつ個々のダムサイトにおいて、基礎岩盤の特性に応じた合理的な止水計画を立案することが工事の経済性を確保する上で重要になっている。
　10年度は、中央内挿法で施工されたカーテングラウチングの施工データを用いて、グラウチングによる止水性の改良特性を検討した。その結果、注入圧力の大小によって止水性の改良度に比較的明確な相違が生じることが明らかとなり、適切な注入圧力を設定することによってグラウチング孔間隔を拡げられる可能性を示した。

コンクリートダム本体及び付属構造物の耐震設計に関する調査

　現在、ダムの耐震性は震度法を用いた解析によって確認している。震度法の信頼性はこれまでの実績によって十分に証明されているが、より合理的なダムの耐震設計を行うためには、地震時のダムの挙動を再現した設計手法の確立が必要である。そこで、本調査はコンクリートダムおよびその付属構造物の合理的な耐震設計方法について検討を行うものである。
　10年度は、そのような調査の一環として、コンクリートの動的引張強度の載荷パターン依存性について検討した。その結果、動的引張強度は破壊時の載荷速度の大きさによって定まり、動的載荷以前の初期応力状態には依存しないことが明らかとなった。

省人化施工における堤体とコンクリートの設計法に関する調査

　近年、熟年労働者の不足に対処するため、ダムの建設工事においても省人化を目指した施工法の開発が望まれている。そのような施工法の一つとして高流動コンクリートの採用が考えられている。そこで、本調査はダム用の高流動コンクリートの配合について検討を行うものである。
　10年度は、粗骨材の粒度分布が増粘剤系高流動コンクリートの流動性と材料分離抵抗性、自己充填性に与える影響について検討した。その結果、粒径20mmの通過百分率が大きくなると流動性と充填性が低下し、単位粗骨材絶対容積が大きいほどその影響が大きくなることがわかった。

骨材の品質とダムコンクリートの設計法に関する調査

　近年、良質な原石山が少なくなり、ダムコンクリート用骨材の歩留まりが低下している。このため、骨材の品質がコンクリートの物性に及ぼす影響を把握することによって、利用可能な骨材の範囲を明らかにすることが必要となっている。そこで、本調査は骨材の品質とコンクリートの物性の関係について検討を行うものである。
　10年度は、そのような研究の一環として、廃棄岩として処理されている原石を用いて破砕試験を行い、さらに、製造した細骨材を用いてモルタル試験を行った。その結果、製造した骨材のうち粒径の大きな骨材は品質が良好なこと、また、そのような骨材から改めて細骨材を造れば、良質な細骨材が得られることが確認され、廃棄岩としている原石の中から利用可能な骨材を取り出せることが明らかとなった。

ＣＳＧを用いたダムの設計・施工法に関する調査

　ＣＳＧ（Cemented Sand ＆ Gravel）とは、工事現場近傍で採取される岩石質材料をそのままセメントと混合した材料で、盛土材とコンクリートの中間的な位置づけをもつ材料である。本調査は、このような材料をコンクリートダムの内部コンクリートに利用する可能性について検討するものである。
　10年度は、そのような調査の一環として、骨材の粒度分布がＣＳＧに見立てたコンクリートのコンシステンシーに及ぼす影響を検討した。その結果、細骨材または粒径の小さい粗骨材の粒度分布ほど、コンクリートのコンシステンシーに大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。

コンクリートダムの維持管理技術に関する調査

　ダムは大量の水を貯留する構造物であり、その安全性を確保するためには、入念な設計、施工を行うのみならず、完成後もダムの状態を最良なものに維持しなければならない。このため、本調査は、完成後のコンクリートダムの維持管理方法について検討するものである。
　10年度は、堤体コンクリート、洪水吐き、その他の付属設備の維持管理を適切に行うための維持管理方法を提案した。また、そのために必要な維持管理用カルテ(案)を作成した。

RCD用コンクリートの諸特性に関する調査

　月山ダムは堤高123ｍの重力式コンクリートダムで、ＲＣＤ工法を用いて施工されている。本調査は、東北地方建設局の依頼によって、ダム用コンクリートの各種特性について検討を行うものである。
　10年度は、凍結融解時の条件を種々に変えて試験を行った結果、凍結融解時の供試体の遮水条件、凍結温度、温度変化の速度によってコンクリートの凍害の程度に大きな差が生じることがわかった。

コンクリートの設計強度に関する調査

　宮ヶ瀬ダムは堤高155ｍの重力式コンクリートダムで、わが国有数の大規模ダムである。本調査は、関東地方建設局の依頼によって、コンクリートの設計強度について検討を行うものである。
　10年度は、超長期的にコンクリートの強度を確保するという観点から、コンクリートの耐久性について検討を行った。その結果、凍結温度が同じでも、凍結融解時の遮水条件、温度降下速度によってコンクリートの凍害の程度に大きな差が生じることが分かった。

骨材品質とコンクリートの特性に関する調査

　横川ダムは堤高73 ｍの重力式コンクリートダムで、その施工法としてＲＣＤ工法が検討されている。本調査は、北陸地方建設局の依頼によって、骨材の品質がコンクリートの特性に及ぼす影響について検討を行うものである。
　10年度は、骨材の粒度分布がＲＣＤ用コンクリートのコンシステンシーに及ぼす影響について、ＶＣ試験による検討を行った。その結果、粒径の小さな骨材ほどＲＣＤ用コンクリートのコンシステンシーに及ぼす影響が大きくなることが分かった。

骨材粒度とＲＣＤ用コンクリートの特性に関する調査

　小里川ダムは堤高114ｍの重力式コンクリートダムで、ＲＣＤ工法を用いて建設されている。本調査は、中部地方建設局の依頼によって、骨材の粒度がＲＣＤ用コンクリートの諸特性に及ぼす影響について検討を行うものである。
　10年度は、ＲＣＤ用コンクリートの単位結合材量に大きな影響を及ぼすと考えられる骨材の実積率と骨材粒度の関係について調査した。その結果、細骨材率、粗骨材の粒度分布によって実積率は少なからず変化するが、水中で実積率を試験した場合、骨材の粒度分布が実積率に及ぼす影響はかなり小さくなることが確認された。したがって、許容できる骨材粒度の範囲はコンクリート試験によって確認する必要があると考えられる。

新丸山ダム堤体設計検討

　新丸山ダムは丸山ダムの再開発事業として建設される堤高123mの嵩上げダム（重力式コンクリートダム）である。本調査は、中部地方建設局の依頼によって、嵩上げダムの設計法について検討を行うものである。
　10年度は、マット部のＲＣＤ用コンクリートの施工合理化を目指して、骨材分級の簡略化の可能性について検討した。その結果、細骨材率の変動は、所要のコンシステンシーを確保する上で小さく抑える必要があるが、粗骨材の粒度の変動がＲＣＤ用コンクリートのコンシステンシーに及ぼす影響は、細骨材の場合に比べてかなり小さいことが確認された。

ダムの合理化施工に関する調査

　大滝ダムは堤高100ｍの重力式コンクリートダムで、施工の合理化を図るため、各種の新工法を検討している。本調査は、近畿地方建設局の依頼によって、重力式コンクリートダムの合理化施工について検討を行うものである。
　10年度は、フライアッシュを用いた粉体系高流動コンクリートの配合設計方法について検討した。その結果、細骨材を補う微粒分としてフライアッシュを捉えることにより、簡単な手順でその配合設計が行えることが分かった。

温井ダム本体構造設計

　温井ダムは堤高155ｍのアーチ式コンクリートダムである。本調査は、中国地方建設局の依頼によって、温井ダムの構造の安全性について検討を行うものである。
　10年度は、基礎岩盤および貯水池の条件が地震時のダムの挙動に及ぼす影響について検討した。その結果、基礎岩盤や貯水池の条件が地震時のダムの応答に大きな影響を及ぼすことがわかった。したがって、ダム堤体の地震時応答解析を実施する際には、基礎岩盤や貯水池の影響を減衰定数の値で評価するなど、適切なモデル化によってその影響を考慮する必要がある。

立野ダム構造設計検討

　立野ダムは堤高87ｍの曲線重力式コンクリートダムである。本調査は、九州地方建設局の依頼によって、曲線重力式コンクリートダムの構造解析と基礎岩盤の浸透流解析を行い、立野ダムの安全性について評価を行うものである。
　10年度は、Darcy則に基づく3次元浸透流解析を行い、ダムの基礎部およびリム部のカーテングラウチングの施工範囲と浸透流の抑制効果の関係について検討を行った。その結果、基礎部の深度方向とリム部の奥行方向の浸透流抑制効果を同等にするには、それぞれの施工範囲を同程度とすれば十分であることが分かった。

川辺川ダム構造解析

　川辺川ダムは堤高107.5ｍのアーチ式コンクリートダムである。本調査は、九州地方建設局の依頼によって、川辺川ダムの構造の安全性について検討を行うものである。これまでに荷重分割法によってアーチダム基本形状が選定され、三次元有限要素法による堤体応力の検討がなされている。今後は、堤体の安定性を最終的に確認するため、構造模型実験を行う予定である。
　10年度は、構造模型実験に用いる模型の縮尺、使用材料について検討を行い、検討結果に基づき模型を作製した。