Study on Piping Failure of Natural Dam

Abstract

天然ダムは, 均等に圧縮されていない場合や高い空隙を有していると浸透流やパイピングにより崩壊することがある。浸透流は内部浸食(パイピング)の原因となり, 内部浸食はダム崩壊をもたらす可能性を有している。浸透流やパイピングによるダム崩壊メカニズムについては, 詳細な情報や計測データはまだまだ不十分である。本研究では, 多数の実験を実施し, 内部浸食よるパイプの拡大を調査した。初期パイプの大きさや, 貯水位, 貯水量, 斜面, パイプの位置を変更し, 流出ハイドログラフの結果について考察を行った。本稿は, 簡易化された数値解析モデルでは, パイピングによるダム崩壊の流出ハイドロにおいて予測精度に限界があることを示し, そのパイピングによるダム崩壊を予測する数値解析モデル構築のためのデータを提供するものである。そして, 実験結果より, 初期サイズ, 勾配およびパイプの位置は, 流出ハイドロのピーク流量の発生時期とその大きさに重大な影響を与えることを示した。

Natural dams may fail due to seepage or piping because they have not undergone systematic compaction and they may have high porosities. This may cause seepage through the dam that could potentially lead to failure by internal erosion (piping). In-depth knowledge of the mechanism of the dam failures by seepage or piping and measured data are still lacking. Extensive laboratory experiments are carried out to study enlargement of the pipe due to internal erosion and resulting outflow hydrographs by varying size of initial pipe, lake water level, lake water volume, slope and location of the pipe. This paper highlights limitations of simplified models used to predict outflow hydrograph due to piping failure of the dam based on experimental results and provides data set for the validation of numerical model. Experimental results show that the initial size, slope and location of pipes have significant effects on magnitude and occurrence time of peak discharge.