Inverse Solution その2

昨日の雨量のエラーは、マクロのミスでした。変換したデータをチェックすると、重複した時間のデータが1か所あり、削除することですんなり動きました。

修正したら計算は早い！
θr、α、n、Ks の4つを同定する設定で、答えを出すまで2分弱。さすが1次元です。ちなみにPCは2年前の Dual Core でそれほど良いスペックではありません。3次元はストレスになりますが、1次元はストレス解消になりますね。
今回は事前に実施していた Instantaneous profile method によって、Van Genuchten モデルではKsが室内透水試験結果の10倍くらいないと合わないことが分かっていました。現場データを使用した今回の逆解析結果も似たような傾向を示しています。
ある程度の妥当な範囲を計算前に設定しておかないと、答えが出ないことも再確認しました。

とりあえず、問題なく計算が回ることはわかりました。明日からはモデルを層分けし、観測データを増やし、より詳細な条件にて計算してみましょう。

Inverse Solution

連休の間に、抱えていたいくつかの課題を解決しておこうと思います。

・HYDRUS 1D　の　Inverse Solution で水分特性曲線、飽和・不飽和透水係数の推定
・HP1 （HYDRUS　1D + PHREEQC） でPRBの再現
・不飽和浸透-変形の連成ができるソフトの検索

今日は1つ目の逆解析に取り組んでいました。
まず、テンシオ、TDR、雨量計のデータをHYDRUSに入力できる形式に手作業やマクロを作って変換します。これは簡単でした。
次に入力ですが、データ数の制限があり、今回はとりあえず最深部の観測点のみを入力しました。ソフト上では観測データを1万点までしか入力できません。それ以上は Editor で input file に直接入力する必要があります。1万点/6観測点/2種（テンシオ・TDR）=833点しか入力できないんですね。30分毎のデータとすれば、約17日分ですね。これだと、ひと雨程度の浸潤・乾燥過程は取れるかもしれません。広いデータ範囲で精度を高めるには、EXCEL+VBAやEmEditorでinput file を修正したほうが良さそうです。
あとは雨量の入力の問題。なぜかエラーが出ました。計算は走るのですが気持ち悪いので、もう少し調べましょう。

結果は明日ですね。

トンネルと地すべり ２

地すべりに対するトンネル掘削の影響について、提案書を書いてほしいと依頼がきました。

最近、簡単に「わからないから」と言って頼ってこられるのですが、少しは自分で理解しようと努力してほしいものです。
私も細かいノウハウまでは自信がありません。地すべりも2次元で行きたいのか3次元で行きたいのか、予算はどれくらいなのかつかめませんでした。しかも、ゴールデンウィーク中に書いてほしいですと。昔、「岩盤は堅いほど重い荷を背負って踏ん張るもんだ。人も同じ。」とトンネルの中で例えられた先輩がいらっしゃいましたが、うちの会社は堅い岩盤も柔らかい岩盤も、同じ給料なんですよね。

今回は地すべりの規模が大きく、数も多い。まとめて3次元で行こうかなあと思いきや、そういえば、これだけ大きなものが扱えるソフトを持っていないことに気付きました。あわててメーカーさんに見積もりを取ろうとしたのが今日の夕方。1社は連絡が取れす、もう1社の技術者の方は既にゴールデンウィーク突入でした。なんとか来週中には見積もりを頂けることになり、一安心。

LPを使った地形解析に必要なパッケージも、先方からタイミング良く返事があったばかりなので、こちらはラッキーでした。

あとは、どこまでやるかの意思決定が必要です。
先にも書きましたが2次元なのか3次元なのかはコストが大きく異なります。地質図も再評価が必要なレベルです。他にも山ほど課題があります。今回はパラメーターの多くが足りない状態なので、どこまでお金をかけられるかが精度向上に直結すると考えられるケースです。
管理技術者の感覚しだいですよ。お金と精度のバランスが「わからないから」では済みません。

間隙空気圧

不飽和斜面の変形・破壊に間隙空気圧はどの程度効いてくるのでしょうか？

今日はテンシオメーターとTDRの設置・交換を見ながら、多くの技術者と議論しました。

私は計算して検証してみたいと考えています。花崗岩の斜面のトレンチを見ていると、DH級上に堆積している約1mの流れマサが破壊するには、全層浸透によるサクション解放は無理だろう、そうすると、上方だけ浸潤・飽和し、中間層の空気が逃げられない状態になり、圧力による崩壊が発生するかもしれないといった想像ができます。それで壊れるかどうかは見たことがないので、検証してみる価値があると思います。

しかし、多くの方が懐疑的でした。どちらかというと、破壊後には必ずと言っていいほど穴（水みち）があるので、それが悪さをしているのだという方が多くいらっしゃいました。崩壊跡をみると、確かに壁面（しかも上のほう）にいくつかの穴があることが多いと思います。あれが水みちだとすると、崩壊後に削られててできた穴なのか、崩壊前からあの大きさなのかはわかりません。しかし、そこに水圧がかかって崩壊しはじめたとするならば、今の飽和-不飽和浸透流の計算では再現できません。水みち密度マップの作成を念頭に置いた調査も必要になってくるでしょう。
古くからある意見ですし、私も見て感じてきたことですから検証できるならしてみたいです。土石流のきっかけが、谷頭表層30cmの崩壊というのも、あり得ると思います。しかし実務的には無理な調査・解析ではないでしょうか？

間隙空気が悪さをしているにしても、今の浸透流では無理。多相の解析を実施しないといけません。でも、こちらの方が実務に取り込める可能性があります。

今年度の課題に加えましょう。

Instantaneous profile method

先日、近くの大学にお邪魔して、非定常の室内不飽和透水試験の進捗状況を聞いてまいりました。

なかなか立派な試験装置でしたが、センサーの間隔やカラムの径などは手探り・手作りだそうです。圧力制御が必要ないことから、操作は比較的容易な感があります。

この装置の試験結果より不飽和透水係数と水分特性曲線を同時に求めることができます。不飽和透水係数の求め方を確認し忘れましたが、結果をみると instantaneous profile method でしょう。地盤工学会「不飽和地盤の挙動と評価」p65、66に詳細が載っています。試験装置も掲載されています。この方法では上端・下端以外のセンサー深度で、直接的に不飽和透水係数を求めることができます。任意の時間において求めることができるので、幅広い体積含水率に対応した不飽和透水係数を算出し、トレンドを見ることが可能です。この装置に負圧などを加えると、さらに得られるデータの幅が広がります。

現場でも水分変化やマトリックポテンシャルを測定していますので、今後いろいろ課題をこなす必要がありますが、楽しみでもあります。

Civil3D 2011で地質縦断図

道路中心線形データを頂いたので、それをCivil３Dで読み込み、GEORAMAで地質縦断図を書かせてみようと思い立ちました。

Jツールをインストールしておけば、xmlを直接読み込めます。簡単です。
が、そのあとは苦労しました。まず、測点の表示がまともにできない（腕がない）。もともとがフィート図面なので余計に分かりにくい。しかし、ラベルいじっているうちにクリア。

次に縦断作成に取り掛かろうとすると、地形や計画は入るが帯がまともに入らない。どうやってもまともに単距離や勾配が入らない。スタイルを触りまくってもダメでした。
調べていくうちに、重大なことが分かりました。日本仕様（国土交通省やNEXCO）のテンプレート（dwt）で作画していないと、なかなかうまくいかないようです。縦断ビュー、ラベル、帯などの日本独自のスタイルがテンプレートでは全て設定済みなんですね。
なるほど、だからテンプレートなのか。と、一人で感心していました。電子納品は最期にV-nas＋CADチェッカーでほぼ自動で仕上げてましたので、テンプレートは使ったことがありません。レイヤー分け程度かと思いきや、深い。

結局、帯には測点、地盤高、計画高を入れ、以下は物理探査や地質の記載欄とし、妥協しました。よく考えたら、この方法だと柱状図が自動で入らないんですよね。ま、その程度は手作業でも良いですけど。

絶対忘れそうなので、設定の詳細は後日UPしましょう。

表面波探査

震災の調査に表面波探査が必要ということで、来週から誰が行くか？という話になっていました。

物理探査を得意とする後輩が、まず名指しで指名されました。しかし、彼の抱えている業務の都合で無理。私も同じ理由で無理。
結局、他に現場から解析までできる技術者がいないため、補助経験者に教え込む方針で落ち着いたようです。

末端には表面波探査が必要ということのみ伝わって、目的まで聞こえてきません。
経験だと、かけやで深度10m程度までしか良い精度のデータは得られないので、耐震上の基盤面までのS波構造を面的に捉えようといった目的には使えないでしょう。したがって、液状化関連の調査ではないはずです。盛土や堤防の崩壊といった、比較的浅い調査をするのでしょう。
災害ですから、数をこなすのかと最初は考えました。しかし、一人だと現地確認とデータ採取に解析が追い付かず、現場状況を忘れてしまう可能性があります。表面波などの浅い探査は、現地確認が非常に重要になります。解析時の異常が、「ああ、あれが原因だ」とか、現場で「これの影響がでるかもしれない」といった、リンクが重要になるということです。オペ2人が行って、解析とデータ採取を交互かつ同時進行で行けば数がこなせるでしょうが、当初からそういう人選ではなさそうです。被害の大きい、あるいは学術的に特徴のある現場をいくつか選択して、集中的に調査を進める方針でしょう。

ま、何にせよ肝心な時に役に立てませんでした。