【動画】トンネル工事の陥没防止の工夫

博多駅前で地下鉄工事の影響により陥没事故が起きてしまいました。

地下鉄工事に限らず土の中に穴を掘っていくトンネル工事は
危険がともなう仕事です。

切羽が崩れて事故にならないように、一般的にどんな工夫がされているのでしょうか?

ドボク模型実験で説明しました。

切羽の崩壊.png

博多駅前で地下鉄工事の影響により
陥没事故が起きてしまいました。

地下鉄工事に限らず
土に穴を掘っていく
トンネル工事は
危険がともなう仕事です。

一見、強くに見える山でも
崩れることがあります。

トンネルの一番先
(モグラだったら鼻の先)を
切羽といいます。

切羽が崩れて陥没事故が起きないように
一般的にはどんな工夫がされているのでしょうか?

ドボク模型実験で説明しました。
少し長い動画ですが(12分54秒)
ぜひ確認してみてください。

トンネル切羽が崩れないために
あらかじめ
周りを補強する仕組みの説明でした。

トンネルが崩れない仕組みについては
コチラの記事も合わせてどうぞ。

【動画】トンネルが崩れない秘密

【動画】続トンネルが崩れない秘密

土の威力

土は水よりも重たいです。がけ崩れなどで土砂が家に当たると破壊されてしまうこともあります。

土の破壊力を実感しようと、階段を使ってすべり台を作り、土のう袋を落下させてみました。

土は水よりも重たいです。

がけ崩れなどで
土砂が家に当たると
破壊されてしまうこともあります。

土の破壊力を実感しようと
階段を使ってすべり台を作り
土のう袋を落下させてみました。

土のうは勢いよくすべり落ち
板は真っ二つに割れてしまいます。

こうして実験してみると
土砂災害の恐ろしさを
垣間見た気がしますね。

実際に裏山でがけ崩れが起きた場合は
もっと大量の土砂が
家に迫ってくるかもしれません。

今年は台風がたくさん来ています。
土砂災害も予想されるので
みなさま
早めの避難を心がけましょう。

もし逃げ遅れた場合には
裏山とは反対側の2階で
やり過ごすのが無難です。

参照:【動画】少しの工夫で命拾いすることがあります

 

【動画】液状化の実験

液状化の模型実験の動画を作られたという報告がありました。子ども防災教室で見せられたそうです。

楽会員の柴田さんから、
模型実験の動画を作られたという報告がありました。
うれしいですね。

静岡県地震防災センターの
「子ども防災教室」
で、見せられたそうです。

まずは実験の動画をどうぞ。
動画を見た後に柴田さんの解説も読んでみてください。

〇解説 “【動画】液状化の実験”の続きを読む

【動画】テールアルメ工法のパスタ実験

土を崩れないように高く盛る工法の1つに「テールアルメ工法」があります。
この工法を、崩れやすいパスタを使って模型実験した動画のご紹介です。

今日は模型実験を実際に作成されたという
私にとって一番うれしいご報告です。

土を崩れないように高く盛る工法の1つに
「テールアルメ工法」があります。

土の中に細長いシートのような鋼製補強材を入れると
垂直に高く土を盛ることができます!

早速、崩れやすいパスタを使った模型実験の動画をご覧ください。
“【動画】テールアルメ工法のパスタ実験”の続きを読む

「橋やトンネルのアーチ形状は丈夫である実験」のご紹介

毎年、地盤工学会の土質工学セミナーに参加しています。
1年に1回、新しい模型実験を考える機会でもあります。

今年のテーマは何にしようか、、
模型実験チームで話し合った結果、
「アーチ」にしようと決めました。

といっても、具体的な構想はこれからですが。

参考になりそうなものを探していて、
とても素晴らしい実験動画を見つけたのでご紹介します。
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コンクリートの弱点とは?その2

日経コンストラクション2014年12月8日号 に掲載された
ドボク模型プレゼン講座第8回「コンクリートの弱点とは?」を
藤井がより詳しく解説しました。

第2弾
「鉄筋コンクリートの計算理解していますか?」

今回のドボク模型プレゼン講座のP61では、
模型を見ながら、「鉄筋コンクリートの計算方法」を、
学べるようになっています。
ちょっと難しいですが、理解してみてください!

梁に働く応力の説明

写真-3 梁断面の内力を表現したもの

 C:コンクリートに働く圧縮力(分布荷重を合力で表現)

T:ガムテープの張力

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コンクリートの弱点とは?その1

日経コンストラクション2014年12月8日号 に掲載された
ドボク模型プレゼン講座第8回「コンクリートの弱点とは?」を
藤井がより詳しく解説しました。

第1弾
「中立軸を見たことありますか?」

鉄筋コンクリートを勉強した学生は、
中立軸という言葉を聞いたことがあるのではないでしょうか?
今回のドボク模型プレゼン講座では、
その中立軸を、見ることができます。

梁の中立軸01

写真-1 コンクリートの梁の模型実験

 
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軟弱地盤の上に盛土をしても変形を抑制する方法

田んぼのように軟らかくて、
上に重たいものを載せると沈んでしまうような地盤を軟弱地盤といいます。
もし、この軟弱地盤の上に盛土をして道路を造りたい、としたら
どうすればいいでしょう?
軟弱地盤の問題

まず、軟弱地盤の問題点を整理しましょう。

1)沈下。地盤が支えきれずに沈んでしまう。
2)地盤のすべりや変形。上に載せた重みで、地盤の変形やすべりが発生します。
3)液状化。軟弱地盤は地震のときに液状化しやすい箇所でもあります。
4)トラフィカビリティ。軟らかすぎる場所では、工事の最中に重機が動くのも大変です。

このうち2)では、地盤が変形することで、上の道路の盛土も変形してしまいます。
模型実験の写真で見てみましょう。

軟弱地盤1_セット

この模型実験の緑色の部分はスライムです。軟弱地盤を表現しています。
黄色いのはピンです。盛土を表現しています。

軟弱地盤のスライムの上に、盛土に見立てたピンを並べます。
そこに、盛土の上を行き交う工事用の重機や、通行する車に見立てた積木を載せてみましょう。

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【動画】足元の支える力~パスタ支持力実験~

念願のマイホームを購入するとしましょう。
素敵なデザイン、快適な設備も大事ですが、
家の足元、地面のことも気をつけて。

田んぼの中では、足が沈んでしまいます。
軟らかい土地に家を建ててしまったら
憧れのマイホームだって、同じように沈むでしょう。

では、地面の上の建物が沈む、沈まないは
どうやって決まるのでしょうか。

地面が建物を支える力の正体は?

パスタを使った支持力実験です。

ストローとトイレットペーパーに乗れる理由

ストローをトイレットペーパーで巻くと人が乗れる実験(コチラ)いかがでしたでしょうか?この実験は、大学生の出前授業や、学会なんかで披露したときには一番反応がよいです。自分が乗れるなんて、なかなか想像できないですよね。

では、なるべく簡単に原理を説明したいと思います。

まずは、材料の性質のおさらいです。

1.ストローは、周りから押される力には強いけど、簡単にバラバラに離れる。
2.バラバラになるときは、横(水平方向)に広がる。
3.トイレットペーパーは、1kg以上(2kg未満)の引張る力に耐えられる。

これらの性質から模型実験で見た様子を整理してみます。

ストローの集まりだけの状態で、上から重りを乗せると横に広がりました(2番)。粒々の集まりに、上から下に(鉛直方向に)力をかけると、横(水平方向)にも力がかかるからです。

横に広がると、ストローは自由に動けるので、バラバラになります。ストローとストローは、くっつく力が弱い(というか、ほとんどゼロ)ので、すぐにバラバラに離れて崩れてしまいます(1番)。

トイレットペーパーで巻くと、横にバラバラになろうとしていたストローを拘束します。ストローが横に広がろうとする力に、トイレットペーパーが耐えられると、ストローの形が崩れません(3番)。そうすると、上からの荷重を支えることができます。

ちなみに、トイレットペーパーがストローを拘束する力は、立場を逆にすると、ストローがトイレットペーパーから押される力になります。ストローは指で簡単につぶすことができますが、上下左右から同時に力を加えると、なかなかつぶれることはありません(1番)。今度、試してみてください。
原理が分かったところで、もう一度、実験を見てみましょう。


単純に見える現象にも、よくよく考えると複雑な仕組みが働いています。もっと詳しい力学的な内容は、こちらの書籍に書かれていますよ。理論式に数字を当てはめてみると、さらに驚くことでしょう。

土質力学 (基礎土木工学シリーズ)

あ、土のう実験後半で、横幅を少し狭く、縦幅を少し厚く形を変えただけで、同じ体重でも支えることができなくなる理由は分かりましたか?コチラは考える楽しみとして、残しておきますね(笑)