2017 Fiscal Year Annual Research Report
Stability of a void structure in wet granular layer and its application to crab burrow strength
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16K13861
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
桂木 洋光 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (30346853)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤原 慎一 名古屋大学, 博物館, 講師 (30571236)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 粉体物理 / 巣穴 / 生態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
砂浜に生息するスナガニは適度に湿り気のある領域に数cm程度の巣穴を作る．このスナガニの巣穴を構成する砂地は物理的には濡れた粉体とみなすことができる．濡れた粉体は乾いた粉体とは異なり十分な強度を持つため，巣穴のような空隙構造を安定に保つことが可能となる．そのため，このスナガニの巣穴の分布やサイズを決定する因子として濡れた粉体層中の空隙構造の安定性という要素が考えられることになる．本研究ではスナガニ巣穴の空間分布・サイズ分布と濡れた粉体層中のトンネル構造の力学特性との関係を定量的に明らかにするため，実験およびフィールド調査を行った．
実験では，含水率が調整された濡れた粉体層中に水平トンネルを作り，粉体層全体に上部から低速圧縮を負荷してトンネルの変形様式を観察した．実験結果より，トンネル構造の初期直径もしくは粉体層を構成する粒子の粒径を大きくするとトンネル構造は不安定になり，わずかな荷重により崩壊することが明らかになった．また，トンネル構造の安定性および力学的強度は濡れた粉体の含水率には敏感に依存せず，適度に濡れてさえいれば力学的特性は大きく変化しないことがわかった．
一方，フィールド調査では実際の砂浜でスナガニ巣穴が掘られている位置，巣穴直径，深さ等を計測し，同時に砂浜の含水率等も調査した．フィールド調査で得られた結果と実験の結果とを比較検討することにより，巣穴は穴構造が安定的に存在し得る含水率領域の砂浜に掘られており，そのサイズおよび深さはトンネル構造が十分安定的に存在できる範囲にあることが明らかになった．
本研究の結果により，スナガニの生態学的側面の検討を更に進め力学的観点以外からも巣穴の空間分布・サイズ分布を決定する要因について明らかにすることが，今後の重要な課題となることが浮き彫りにされた．
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