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Quantitative understanding of absorption of explosion energy by tunnel wall in case of explosion in tunnel

Research Project

Project/Area Number 18K04643
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25020:Safety engineering-related
Research InstitutionNational Institute of Technology, Toyama College

Principal Investigator

HOMAE Tomotaka  富山高等専門学校, 商船学科, 教授 (30470032)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 杉山 勇太  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30711949)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords爆薬 / 爆風 / トンネル内爆発 / トンネル壁面材料 / トンネル壁面構造 / 被害低減 / 小スケール実験 / 数値解析 / 爆風被害低減
Outline of Final Research Achievements

Focused on an explosive explosion in a tunnel, suppression of damage outside tunnel by adopting unique materials or structures of the tunnel wall is proposed in this study. The explosion-energy absorption and dispersion by the interaction between the blast wave and the tunnel wall is quantitatively evaluated through small-scale experiments and numerical analysis. The energy absorption and dispersion by glass beads, metal foams, and periodical obstacles were evaluated by the experiments. Approaches of absorbing more than 90% of the explosion energy was proposed. Numerical-analysis procedures of evaluating energy-transport phenomena between the air in the tunnel and the materials and structures were established as well.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

学術的意義として、本研究で対象とした爆風と壁面材料や構造の相互作用によるエネルギー輸送の評価を通じて、気体と固体の間のエネルギーの授受を定量的に評価する実験解析、および数値解析手法を確立できた。また、社会的意義として、日本国内に設置されている地中式火薬庫、および地下式火薬庫の安全性の向上のために重要な爆風低減技術を提案した。これらの方法は、一般的なトンネル内での爆発による被害低減のためにも応用が可能な知見である。

Report

(6 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Blast pressure and TNT-equivalency of small electric detonators comprised of lead azide2022

    • Author(s)
      Tomotaka Homae, Yuta Sugiyama, Tomoharu Matsumura, Kunihiko Wakabayashi
    • Journal Title

      Science and Technology of Energetic Materials

      Volume: 83 Issue: 1 Pages: 28-31

    • DOI

      10.34571/stem.83.1_28

    • ISSN
      0368-5977, 1347-9466, 2434-6322
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Numerical study on the effect of the initiation process of cylindrical high explosives on the blast-wave behavior2021

    • Author(s)
      Sugiyama Y.、Homae T.、Matsumura T.、Wakabayashi K.
    • Journal Title

      Shock Waves

      Volume: 31 Issue: 5 Pages: 427-438

    • DOI

      10.1007/s00193-021-01021-x

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Journal Article] Blast wave mitigation from a straight tube using metal foam floor plate2021

    • Author(s)
      Tomotaka Homae, Yuta Sugiyama, Tomoharu Matsumura, and Kunihiko Wakabayashi
    • Journal Title

      Sci. Technol. Energ. Mater.

      Volume: -

    • NAID

      130008066178

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Numerical study on the mitigation effect of glass particles filling a partially confined space on a blast wave2021

    • Author(s)
      Sugiyama Yuta、Homae Tomotaka、Matsumura Tomoharu、Wakabayashi Kunihiko
    • Journal Title

      International Journal of Multiphase Flow

      Volume: 136 Pages: 103546-103546

    • DOI

      10.1016/j.ijmultiphaseflow.2020.103546

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Blast wave mitigation from a straight tube using glass beads2020

    • Author(s)
      Tomotaka Homae, Kei Shimura, Yuta Sugiyama, Kunihiko Wakabayashi, Tomoharu Matsumura, Yoshio Nakayama
    • Journal Title

      Sci. Technol. Energ. Mater.

      Volume: 81 Pages: 164-170

    • NAID

      130007975418

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Numerical study on the attenuation effect on the blast wave of encircling a high explosive with granular media2020

    • Author(s)
      Sugiyama Yuta、Homae Tomotaka、Matsumura Tomoharu、Wakabayashi Kunihiko
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 127 Issue: 16

    • DOI

      10.1063/1.5143351

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Numerical investigations on detonations in a condensed-phase explosive and oblique shock waves in surrounding fluids2020

    • Author(s)
      Sugiyama Yuta、Homae Tomotaka、Matsumura Tomoharu、Wakabayashi Kunihiko
    • Journal Title

      Combustion and Flame

      Volume: 211 Pages: 133-146

    • DOI

      10.1016/j.combustflame.2019.09.025

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 直管内に設けた種々の緩衝材による爆風圧低減効果(火薬学会賞(論文賞)受賞講演)2023

    • Author(s)
      保前 友高
    • Organizer
      火薬学会2023年度春季研究発表会
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Dependence of Blast-wave Mitigation by Periodic Obstacles in a Straight Tube on Height of Obstacles2023

    • Author(s)
      T. Homae, Y. Sugiyama, T. Tamba, T. Matsumura, K. Wakabayashi
    • Organizer
      The 34th International Symposium on Shock Waves
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 管内爆発において壁面に配置した様々な物質の爆風低減可能性2023

    • Author(s)
      杉山 勇太,保前 友高,丹波 高裕,松村 知治,若林 邦彦
    • Organizer
      2022 年度衝撃波シンポジウム
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 直管内の周期的な凸部による爆風低減効果の凸部高さ依存性2022

    • Author(s)
      保前 友高,杉山 勇太,丹波 高裕,松村 知治,若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2022年度春季研究発表会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 直管内の周期的な凸部による爆風低減効果の凸部高さ依存性の詳細な検討2022

    • Author(s)
      保前 友高,杉山 勇太,丹波 高裕,松村 知治,若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2022年度秋季研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 直管内に配置した周期的な壁の高さに依存する爆風低減効果に関する数値解析2022

    • Author(s)
      杉山 勇太,保前 友高,丹波 高裕,松村 知治,若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2022年度秋季研究発表会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 直管内の周期的な凸部による爆風低減効果の設置面数依存性2022

    • Author(s)
      保前友高,杉山勇太,丹波高裕,松村知治,若林邦彦
    • Organizer
      2021年度衝撃波シンポジウム
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 直管内に設けた周期的な凸部による爆風低減効果2021

    • Author(s)
      保前 友高, 杉山 勇太, 松村 知治 , 若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2021年度春季研究発表会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Blast-wave mitigation by periodic obstacles in a straight tube2021

    • Author(s)
      T. Homae, Y. Sugiyama, T. Matsumura, K. Wakabayashi
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 直管内に配置した多孔質ニッケル発泡体の位置による爆風圧低減効果の違いに関する数値解析2021

    • Author(s)
      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
    • Organizer
      火薬学会2021年度春季研究発表会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 周期的な凹凸壁面構造を持つ直管から放出される爆風に関する数値解析2021

    • Author(s)
      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
    • Organizer
      熱工学コンファレンス2021
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] Numerical simulations on the blast wave mitigation during propagation inside an inner-grooved straight tube2021

    • Author(s)
      Y. Sugiyama, T. Homae, T. Matsumura, K. Wakabayashi
    • Organizer
      The 7th International Symposium on Energetic Materials and their Applications
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 直管内に設けた周期的な凸部による爆風低減効果2021

    • Author(s)
      保前 友高、杉山 勇太、松村 知治、若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2021年度春季研究発表会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 直管内に配置した多孔質物質による爆風低減効果に関する数値解析2021

    • Author(s)
      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
    • Organizer
      2020年度衝撃波シンポジウム
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 直管内に堆積したガラス粒子による爆風圧低減機構に関する数値解析2020

    • Author(s)
      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
    • Organizer
      火薬学会2020年度春季研究発表会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 直管内に堆積したガラス粒子の位置による爆風圧低減効果の違いに関する数値解析2020

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      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
    • Organizer
      混相流シンポジウム2020
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 小型電気雷管単体の爆風圧計測とTNT換算薬量の検討2020

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      保前 友高,杉山 勇太,松村 知治,若林 邦彦
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      火薬学会2020年度春季研究発表会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 直管内に配置された多孔質金属による爆風圧低減効果2019

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      保前 友高, 杉山 勇太, 松村 知治, 若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2019年度春季研究発表会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 周期的溝付き平板による直管内の爆風低減化2019

    • Author(s)
      保前 友高,杉山 勇太,松村 知治,若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2019年度秋季研究発表会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 円柱形爆薬の爆轟によって周囲流体に形成される斜め衝撃波に関する数値解析2019

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      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
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      火薬学会2019年度春季研究発表会
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Numerical Study on the Oblique Shock Wave in a Surrounding Fluid and Detonation in a Cylindrical PETN2019

    • Author(s)
      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
    • Organizer
      27th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems
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      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 砂による爆風低減効果に関する数値解析 -爆薬周りに配置する砂重量の影響-2019

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      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
    • Organizer
      火薬学会2019年度秋季研究発表会
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  • [Presentation] 粒子層による爆風低減メカニズム解明に向けたBaer-Nunziato二相流モデルの適用2019

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      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
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      第33回数値流体力学シンポジウム
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      杉山勇太、保前友高、松村知治、若林邦彦
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      2019年度衝撃波シンポジウム
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      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 直管内に配置された多孔質金属による爆風圧低減効果2019

    • Author(s)
      保前 友高,杉山 勇太,松村 知治,若林 邦彦
    • Organizer
      火薬学会2019年度春季研究発表会
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      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 安全科学研究部門 ニュースレター41号(6-7ページ)

    • URL

      https://riss.aist.go.jp/wp-content/uploads/2021/11/RISS_41Web.pdf

    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Remarks] 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 安全科学研究部門 研究紹介

    • URL

      https://riss.aist.go.jp/research/20210916-1585/

    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2024-01-30  

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