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地下トンネルに関する理科的研究
僕は中学生です。この度、「地下トンネルの安全性」についての実験をすることになりました。動機は「首都高速道路の地下化についてのニュースを見たから。」にしようと思っています。二つ行う研究のうち、一つは「一番安全なトンネルの形」についてにしようと思っています。しかし、もうひとつの実験が思いつきません。できれば一つ目の実験に関連した実験を行いたいと思っています。なにか良い実験はないでしょうか。


※少人数(4人程度)でも実験可能な研究をお願いします。



よろしくお願いします。

●質問者: ryou01
●カテゴリ:科学・統計資料
○ 状態 :終了
└ 回答数 : 2/2件

▽最新の回答へ

1 ● hathi

「地下トンネルの形と安全」ですから、壊れる、歪むなどを確認するのがポイントでしょう。
自動車専用道路は大深度地下に作るでしょうから、想定するのは、「地下40m以深で、基礎杭の支持地盤上面から10m以深」という条件を考えます。
中学生の実験ですから実際に数メートルの深さの実験は出来ないので、縮尺をそのように考えて、実験1cm=実際2mとして、(深さ20cmの上の乗せ、トンネル高さ3cm)で模型を作ります。トンネルは画用紙が良いと思います。壊れたり歪んだりが後で確認しやすいものが良いです。あまり弾力があると実験結果がわかりません。あまり丈夫でも弱すぎても困るので、トイレットペーパーの芯くらいの厚さの画用紙が良いと思います。トンネルの断面を、正方形、三角形、円形、楕円形など、、5?9種類類くらい作り、デジカメで撮影します(実験後の形と比較します) 深さが30cmはある発泡スチロールなどの箱の底に、画用紙で作ったトンネル模型を2?3cmの間隔を置いて並べます。 上から最初は乾いた細かい砂を静かに乗せます。乾いた細かい砂の深さが8cmくらいになる・トンネル模型の上の5cmは積んである状態で良いです。その上は土でも砂でも構いませんからトータル25cm位の深さになるように乗せてください。
発泡スチロールの箱を水平に持ち上げ、ドンと落として衝撃を加えてください。土や砂がぎゅっと詰まります。2,3回繰り返すと地震の代わりになります。さらに上に板を載せて板の上に載ってください。長い期間上から重量が懸かったのを模擬していることになります。途中でスチロール箱をパイプか棒の上に載せてコロにして左右に揺すってください。それは地震の揺れの代わりです。
底に並べた模型のトンネルには、どれもほぼ似た力や揺れ、衝撃が加わったことになります。土や砂を上手に取りのけて、(模造紙トンネルに個別の力が加わらないように注意してください)模造紙トンネルの形をデジカメで撮って、最初の形と比較してください。
高校生だったら、その実験結果で気になったことをさらに追求するのが本当の実験研究になります。


ryou01さんのコメント
丁寧なご回答ありがとうございました。 参考にさせていただきます。

2 ● tsuka115

一番安全なトンネルの形状に与える地盤の影響 とかはどう?

例えば素材の違いとしては砂とか砂利とか土とか、その混合割合とか・・・
あと状態としては湿り度(乾燥度)とかの違いとか


もし素材とか状態とかによって安全な形状が変わると面白いよね。
それがわからないから実験は面白い。


ryou01さんのコメント
ご回答ありがとうございました。 参考にさせていただきます。
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