土石流における岩屑の粒度偏析現象に関する実験的研究

Research Project

Project/Area Number	60025033
Research Category	Grant-in-Aid for Research in Natural Disasters
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	諏訪浩京都大学, 防災研, 助手 (00093253)
Project Period (FY)	1985
Project Status	Completed (Fiscal Year 1985)
Budget Amount *help	¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000) Fiscal Year 1985: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
Keywords	土石流 / 岩屑 / 粒度偏析 / inverse grading(インバースグレイディング) / 動的篩効果 / 粒状体 / 粒子剪断流 / 現地観測
Research Abstract	大径礫が土石流の先頭部分へ集積する現象を明らかにするため、土石流の現地観測を行うとともに、粒状体の偏析の実験を行った。観測では長野県焼岳上々堀沢に発生流下する土石流をとりあげ、一定距離だけ離れた二地点で流れの進行方向における石礫の粒度偏析の実態を計測した。ここでは新規備品のビデオコーダとモニターテレビを追加して設備を充実させた。この結果、土石流の水理量と粒度偏析に関する詳細なデータを得て、土石流の構造と流動状態の関係の検討を行うとともに、高落差の段落ちを経ても大径礫の先端集積の構造があまり潰れないこと、および低ダム群を通過して粒度偏析度が低下する例を見いだした。実験では、まず新規備品の円環状の循環流発生水槽を用いて粒子剪断流内部における鉛直方向の粒度偏析特性を調べた。その結果、大粒径粒子の混合比の大小によって偏析の様相が異なることを明らかにした。すなわち、大粒径粒子の混合比がだんだん小さくなると、主として動的篩いの効果によるinverse gradingの生じる状態から嵩密度の差によって生じるnormal gradingの状態に移行することなどを示した。いっぽう、直線水路に粒状体による擬似土石流を流下させて、流動塊における粒度偏析と混合過程および非混合過程を検討した。その結果、初期状態が一様混合の流動塊においては大粒径粒子の先端集積状態を計測したが、流走距離が短かくて顕著な集積状態の再現にまでは至らなかった。大粒径粒子を流動塊の一部分に集積させた初期状態の場合には、大粒径粒子が流動塊の内部を下流向きには拡散し易いのに対し、上流向きには拡散し難いことなどを明らかにした。以上を総合して、厚みの大きな部分では逆級化過程が卓越し、厚みの薄い部分では別種の偏析過程が存在し、さらに先端では大径粒子の非混合過程のために大径礫の先端集積が促進することを結論した。