崩落岩塊群の長距離運動機構の解明と数値モデルの構築

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18681028
• Research Institution: Forestry and Forest Products Research Institute
• Principal Investigator: 岡田 康彦 独立行政法人森林総合研究所, 水土保全研究領域, 研究員 (50360376)
• Keywords: 岩塊崩落 / 長距離運動 / 数値モデル

Research Abstract

運動時の力学に関する相似則の問題を無視可能と仮定できる規模での岩塊崩落実験を実施するための実験区分(斜面部および水平部:長さ約20m、幅約5m)を形成し、体積にして、最大1m^3の岩塊(岩塊のサイズは、約10cm角、15cm角)群をセット可能な岩塊崩落装置(水密機能を有し、電気信号による一気の観音開き式扉の開平が可能な仕様を有する)を新規に設計/開発した。また、岩塊群の3次元運動をステレオ計測・解析可能なシステムを構築し、その動作確認を行った。
岩塊の運動予測技術の開発については、数多くある数値シミュレーション手法のうちから個別要素法を選定すると共に、この手法を高度化するために物理モデルの新規導入を試みた。通常の個別要素法では土粒子間の垂直方向ならびにせん断方向に対して、機械要素(弾性バネと粘性ダッシュポット)を設定して計算を試みる。しかし、当該研究においては、この他に回転方向に対する弾性バネと粘性ダッシュポットを設定することにより、岩塊間で発揮される力学現象をより正確に再現可能なものとした。
土砂の力学的挙動を調べるために最も一般的に使用される土質試験(三軸圧縮試験)を模した数値実験を試みた結果、以下のことがわかった:
・数値供試体全体で発揮される内部摩擦角については、回転方向の弾性バネならびに粘性ダッシュポットの有無でほとんど変化がない;
・回転方向の弾性バネならびに粘性ダッシュポットは、土粒子間の微小変形について相当量の抑止効果を発揮する。
三軸圧縮試験の数値実験では良好な結果が得られ、岩塊崩落シミュレーションへの適用可能性が示された。