ポリエチレン管およびその継手の力学挙動に関する研究

概要

Kobe University Repository : Kernel
PDF issue: 2024-05-09

ポリエチレン管およびその継手の力学挙動に関する
研究

時吉, 充亮
(Degree)
博士（学術）

(Date of Degree)
2023-03-25

(Date of Publication)
2024-03-01

(Resource Type)
doctoral thesis

(Report Number)
甲第8664号

(URL)
https://hdl.handle.net/20.500.14094/0100482412
※ 当コンテンツは神戸大学の学術成果です。無断複製・不正使用等を禁じます。著作権法で認められている範囲内で、適切にご利用ください。

博

士

論

文

ポリエチレン管およびその継手の力学挙動に関する研究

2023 年 1 月

神戸大学大学院農学研究科

時

吉

充

亮

目次
第１章 序論 ............................................................................................................................... 1
1.1 研究背景 ................................................................................................................................. 1
1.1.1 我が国の水利用の概況と農業用水管材の特徴 ........................................................... 1
1.1.2 泥炭地における農業用水管路の不同沈下の実態 ....................................................... 3
1.1.3 我が国におけるポリエチレン管の普及と耐震性について ....................................... 5
1.2 既往研究 ................................................................................................................................. 9
1.2.1 農業用パイプラインの事故事例の調査研究 ............................................................... 9
1.2.2 農業用パイプラインの屈曲部のスラスト対策に関する研究 ................................. 10
1.2.3 ガラス繊維強化ポリエチレン管の既往研究 ............................................................. 12
1.3 研究目的 ............................................................................................................................... 14
1.4 本論文の構成 ....................................................................................................................... 16

第２章

曲線配管されたポリエチレン管の力学特性に関する検討 ................................. 23

2.1 概説 ....................................................................................................................................... 23
2.2 実験概要 ............................................................................................................................... 24
2.2.1 内圧負荷 ........................................................................................................................ 27
2.2.2 繰返し内圧負荷............................................................................................................. 28
2.2.3 局所荷重負荷................................................................................................................. 29
2.2.4 計測 ................................................................................................................................ 31
2.3 結果および考察.................................................................................................................... 33
2.3.1 内圧負荷 ........................................................................................................................ 33
2.3.2 繰返し内圧負荷............................................................................................................. 38
2.3.3 局所荷重負荷................................................................................................................. 41
2.4 まとめ ................................................................................................................................... 43

第３章

ガラス繊維強化ポリエチレン管の配向角と力学特性の関係 ............................. 47

3.1 概説 ....................................................................................................................................... 47
3.2 供給材料と成形方法............................................................................................................ 48
3.2.1 供給材料と実験のケース............................................................................................. 48
3.2.2 成形方法 ........................................................................................................................ 48
3.2.3 引張試験 ........................................................................................................................ 50
3.3 Ｘ線 CT を用いた配向解析 ................................................................................................ 52
3.3.1 配向角マッピング......................................................................................................... 52
3.3.2 配向角ヒストグラム..................................................................................................... 54
3.3.3 引張弾性率の推定......................................................................................................... 56
3.4 まとめ ................................................................................................................................... 59

第４章 ガラス繊維強化ポリエチレン管の力学特性に関する検討 ................................. 63
4.1 概説 ....................................................................................................................................... 63
4.2 実験方法 ............................................................................................................................... 64
4.2.1 実験概要 ........................................................................................................................ 64
4.2.2 供試管 ............................................................................................................................ 66
4.2.3 計測 ................................................................................................................................ 68
4.3 結果および考察.................................................................................................................... 71
4.3.1 水平変位量と荷重の結果............................................................................................. 71
4.3.2 ひずみの結果................................................................................................................. 72
4.3.3 考察 ................................................................................................................................ 75
4.4 まとめ ................................................................................................................................... 79

第５章 ガラス繊維強化ポリエチレン管継手の力学特性に関する検討 ......................... 83
5.1 概説 ....................................................................................................................................... 83
5.2 実験方法 ............................................................................................................................... 84
5.2.1 実験概要 ........................................................................................................................ 84
5.2.2 供試管 ............................................................................................................................ 87
5.2.3 計測 ................................................................................................................................ 88
5.3 結果および考察.................................................................................................................... 92
5.3.1 水平変位量と荷重の結果............................................................................................. 92
5.3.2 ひずみの結果................................................................................................................. 93
5.3.3 考察 ................................................................................................................................ 96
5.4 まとめ ................................................................................................................................. 103

第６章 結論 ........................................................................................................................... 105
6.1 結論 ..................................................................................................................................... 105
6.2 今後の展望 ......................................................................................................................... 109

謝辞 ........................................................................................................................................... 111
本研究に関する公表論文 ....................................................................................................... 114

図一覧
Fig. 1-1 全国の水使用量 .............................................................................................................. 1
Fig. 1-2 全世界と北海道の泥炭地分布 ...................................................................................... 3
Fig. 1-3 上水道・水道用水供給事業の管種別管路構成比の推移 .......................................... 5
Fig. 1-4 管種・継手と被害率との関係（阪神・淡路大震災，新潟中越地震） .................. 6
Fig. 1-5 全国のポリエチレン樹脂製ガス導管の使用実績 ...................................................... 7
Fig. 1-6 農業水利施設の突発事故発生状況 .............................................................................. 9
Fig. 1-7 管周方向と管軸方向の剛性指標 ................................................................................ 12
Fig. 2-1 管と継手 ........................................................................................................................ 25
Fig. 2-2 実験管路の平面図と計測断面図 ................................................................................ 26
Fig. 2-3 曲線区間の構築方法 .................................................................................................... 26
Fig. 2-4 粒度分布（霞ヶ浦砂） ................................................................................................ 27
Fig. 2-5 実験管路の全景 ............................................................................................................ 28
Fig. 2-6 圧力計とフランジ部 .................................................................................................... 28
Fig. 2-7 内圧負荷装置 ................................................................................................................ 29
Fig. 2-8 内圧負荷サイクルの条件 ............................................................................................ 29
Fig. 2-9 背面地盤の掘削平面図と断面図 ................................................................................ 30
Fig. 2-10 上載荷重の負荷状況 .................................................................................................. 30
Fig. 2-11 上載荷重負荷の平面図と断面図 . ...

この論文で使われている画像