原発電所の耐津波技術

15原子力学会春の年会
原⼦⼒発電所の耐津波技術
―防潮壁の耐津波性能に関する研究を例として―
有川太郎
港湾空港技術研究所
大槌町の被害，東日本大震災
2
住民撮影
小白浜
小白浜
津波による防波堤・防潮堤の被災事例
釜石
田老
3
釜石港湾口防波堤の被災状況
釜石湾口防波堤(北堤)
港外
港内
4
東北地整
各港湾の第一線防波堤被災率(PIANC, 2013)
5
大槌町
6
田老の防潮堤の被災状況
B
A
C
7
胸壁の被災率(対象岩手県の約60施設)
施設延長被災(全壊) 被災(一部) 被災無し
7.1909
0.907
0.4529
5.831
12.61%
6.30%
81.09%
施設ごと
港湾
漁港
施設延長被災(全壊) 被災(一部) 被災無し
施設延長被災(全壊) 被災(一部) 被災無し
4.7917
0.02
0.366
4.4057
2.644
0.9548
0.0869
1.6023
0.42%
7.64%
91.94%
36.11%
3.29%
60.60%
滑動・転倒安全率と比高の関係１
港外水位：天端高
港内水位：地盤高
受動土圧抵抗なし
杭は見込まない
比高の高いものは，そもそも安全率が低い
滑動・転倒安全率と比高の関係３
港外水位：痕跡高
港内水位：地盤高
受動土圧抵抗なし
杭は見込まない
仮に越流しても陸側がすぐに排水されるようになっ
ていれば，すべて倒壊している計算となる
滑動安全率と被災率の関係
港外水位：比高
港内水位：地盤高
受動土圧抵抗なし
杭は見込まない
対数正規分布の累
積分布関数曲線
胸壁本体だけでなく周辺構造物の強度や背
後水位等の影響と考えられる
作用波圧について
中規模⽔理実験
○実験模型図⾯、計測機器設置位置
防潮壁模型
波圧最⼤値の整理⽅法（Peak1，Peak2）
有川ら(2013)
段波波圧
持続性（重複）波圧
遡上した津波の構造物に作用する波圧の算定式
朝倉等の式(2000)
p
4
 g  max

z
 3 1 
3 max




0
z
 max
3
3.5
Asakura et al.(2000)
(1)
Asakura et al.(2000)-Impact (2)
Ikeno et al.(2001)-Impact
(3)
・・・(1)
3
2
z/max
2.5
p
 g  max
 
z
 max  5 .4  1 
1 .35 max
 
 
z
 ,3 1 
3 max
 

 

・・・(2)
1.5
0.8ηmax
0.5
Soliton fission
6
池野等の式(2001)
1
5
4 3 2
P/gmax
1
0
0
p
 g  max

z
 2 .2  1 
3 max

  1.36



0
z
 max
3
・・・(3)
p : 最大津波波圧　z : 陸上地面を基準とした上向きの正の作業
無次元最大波圧分布図
ηmax : 最大遡上水深　ρ : 流体の密度　g : 重力加速度
水深係数を表現する手法
入射波高と前面波高の関係
波圧係数（水深係数α）
1.0+1.4Fr
1.0+1.3Fr
1.0+0.5Fr2
1.0+0.5(1+ζ)Fr2
1.0+1.2Fr
3.0
ܲ ൌ ߙߩ݄݃௜௡
ߟ௠௔௫ െ ‫ݖ‬
ߟ௠௔௫
備考
(0 ≤ Fr ≤ 2)
2次元壁体構造物
ベルヌイの定理
ベルヌイの定理
2次元壁体構造物
建築構造物
参照論文
榊山(2012)
池谷ら(2013)
加藤ら(2012)
松冨ら(2013)
Asakura et. al. (2002)
朝倉ら (2000)
海底勾配1/40
○ 時系列データ，⾼速カメラ画像
堤体前面
波高
堤体前面
流速
波圧
（+5.0cm）
波圧
（+10.0cm）
波圧試験
計測結果（例）
海底勾配1/20 波圧試験
○
時系列データ，⾼速カメラ画像
堤体前面
波高
堤体前面
流速
波圧
（+5.0cm）
波圧
（+10.0cm）
計測結果（例）
1‐20_2_dl0_d10_att100_01
海底勾配1/10 波圧試験
○
時系列データ，⾼速カメラ画像
堤体前面
波高
堤体前面
流速
波圧
（+5.0cm）
波圧
（+10.0cm）
計測結果（例）
1‐10_1_dl‐2.5_d10_att100_01
海底勾配0
○
時系列データ，⾼速カメラ画像
堤体前面
波高
堤体前面
流速
波圧
（+5.0cm）
波圧
（+10.0cm）
波圧試験
計測結果（例）
2ND PEAK(持続性波圧) の特性
1/40
1/20
1/10
0
前面波高を
用いることで
海岸線から
の距離に関
係なく波圧を
計算すること
が可能と考
えられる.
水位最大時のフルード数と水深係数
との関係
1ST PEAK(段波波圧) の特性
1/40
1/20
1/10
0
波力と作用時間の関係
壁体の応答性
波圧とひずみの関係
大規模水路による大型模型水理実験：地震津波試験
線
(2
5.
68
m
)
法
XZ
V3
電
2.600
0.750
W
G9
W
G8
0.875
2.600
0.200
本体部
1:5
Î
砂
1.300
1:5
+1.07m
1:20
750
26.05
4.000
3.48
振動台基礎
-9.0
コンクリート
0.875
2.600
0.750
2.600
水位+1.55
0.200
本体部
1.200
0.400
防潮堤模型
1.520
0.450
1:5
1:5
砂
1.300
1:10
1.520
0.450
1.200
0.400
防潮堤模型
-5.0
750
0.875
(6.
0m
)
(0
.0
m
(6
.0
m
W
G7
W
G6
)
(2
0.
0m
)
)
7m
)
(2
9.5
W
G5
(4
8.9
8.000
W
G4
W
G3
W
G2
V2
電
3m
)
)
(6
1.
38
m
3m
)
(8
0.8
3m
)
(9
6.3
W
G1
V1
電
XZ
（法線からの距離）
XZ
(4
9.
33
m
)
実験概要
(4
3.6
8m
)
模型設置図及び波高計及び流速計位置
0.875
大規模水路による大型模型水理実験：地震津波試験
加振試験（気中）
[3Hz，400gal]
大規模水路による大型模型水理実験：地震津波試験
津波試験 [600㎝，20s]
高速カメラ 1/8倍速

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