2014 Fiscal Year Annual Research Report
土水連成土石流モデルを用いた砂防構造の耐衝撃性照査法の高度化
| Project/Area Number |
24560594
|
|---|
| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
|---|
Principal Investigator |
別府 万寿博 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, その他部局等, 教授 (90532797)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
園田 佳巨 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40304737)
前田 健一 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50271648)
浅井 光輝 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90411230)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 土石流 / 粒子法 / 防災 / シミュレーター / 耐衝撃性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，水・土砂・礫を含む土石流および砂防堰堤の衝撃挙動を粒子法によってモデルし，災害シミュレータの構築を目指すものである。最終年度は，これまでに実施した水・礫を含む土石流による衝撃的荷重が砂防堰堤に作用した場合の応答について数値解析を行った。研究計画では，土石流および砂防堰堤のいずれも粒子モデルでモデル化する予定であったが，土石流については数値的安定の問題があり，またコンクリートと鋼製堰堤についても破壊に関する問題が発生したため，荷重入力および衝突解析による砂防堰堤の安全性照査を行った。
現行設計指針では，土石流荷重は流体力と礫衝突力に区分されているため，それぞれの極めて大きい荷重を設定して，数値シミュレーションを行った。極めて大きい荷重の設定方法としては，コンクリートおよび鋼製砂防堰堤の安定計算において，安定限界となる流速等から設定した。数値解析の結果，コンクリート堰堤の場合は，極めて大きい流体力の場合はあまり大きな破壊が発生しないが，礫衝突力の場合には堰堤が破壊する場合はあることがわかった。鋼製砂防堰堤の場合には，極めて大きな流体力および礫衝突力のいずれが作用しても堰堤が破壊することはないことがわかった。
本研究課題を通じて，土砂と水を含む石礫型土石流の衝撃荷重をある程度評価できること，および極めて大きな土石流荷重が作用した場合の砂防堰堤の安全性照査を行うことができた。今後の課題としては，より詳細に水・土砂・礫の連成解析を行うことや地形の影響を考慮したシミュレータの開発が期待される。また，砂防堰堤の破壊挙動についても，粒子法を用いたあらたな解析手法の開発を行う必要がある。
|
