2014 Fiscal Year Research-status Report
Pile-upを考慮した津波による海氷の市街地への来襲とインパクトに関する研究
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25420533
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| Research Institution | Public Works Research Institute |
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Principal Investigator |
木岡 信治 独立行政法人土木研究所, 寒地土木研究所, 主任研究員 (20414154)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 個別要素法 / 海氷 / 衝突 / pile-up / アイスジャム / ダムブレイク / 遡上 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
主に離散体手法による，海氷の漂流・陸上への遡上シミュレーション手法の開発を引き続き行った．その妥当性の検証のため，構築した実験装置（一定速度に制御）を用いて，特にpile-up高に注目した遡上実験を実施し，その数値シミュレーションに適用するpile-up形成条件や計算方法の妥当性などについて検討した．実験は，ポリプロピレン製の円盤の模型氷を水面に浮かべ，それを台車で曳航して陸上遡上させ，陸上には横断方向に複数の角柱構造物が一列配置した状態で実施し，氷群の集積プロセスやpile-up高分布等を調べた．実験と数値シミュレーションの結果を比較した結果，計算による構造物前後のpile-up状況の再現は良好である事を確認した.
また，ダムブレイクによる，海氷を伴った津波氾濫流に関する実験を本格的に着手し，海氷来襲時の陸上遡上時および建築物近傍における水位上昇，pile-upやジャミングの形成プロセス，氾濫流の変化などを調べた. 海氷が存在する場合には，まず氷群の衝突により，建築物に大きな衝突荷重が作用すること，建築物前面ではpile-upにより，高く氷が積み重なること，水流が建築物群にせき止められるため水位が上昇すること，建築物間での堰き止め水塊による静水圧荷重の増大とその持続性，等，そのリスクを明らかにし，その被害拡大シナリオを明確にした．また防災の実務上の観点より，いくつかの留意事項を示した．
また，複数氷塊の構造物への衝突実験を本格的に着手し，複数氷塊の衝突破壊と構造物の動的応答について実験的に調べた．また，DEMによる3次元衝突破壊シミュレーションを用い，複数氷塊に対応できるよう改良するとともに，海氷の衝突破壊および構造物への動的荷重について検討し，単体の氷塊と，複数氷塊による挙動とは異なることや，構造物の固有振動によってはその氷塊の複数衝突プロセスが重要であることを明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度の主な目標と照らし合わせ，①海氷の漂流・陸上への遡上シミュレーション手法の開発を引き続き行い，さらに精度を高める努力したこと，そのため②海氷を伴った津波氾濫流に関する実験を本格的に着手したこと，③ダムブレイクにより海氷を伴った津波の陸上遡上実験し海氷が存在しない津波と比較し，その被害拡大シナリオを明確にしたこと，さらに,③複数氷塊の衝突破壊と構造物の動的応答について実験と数値計算の両面から検討したこと，等により当初予定した研究実施計画をほぼ実施したと判断し，当該達成度とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き海氷の漂流・陸上への遡上の水理模型実験を実施し，そのシミュレーション手法の開発を行う．外洋で連続体，沿岸部・陸上部で離散体としたハイブリッド計算手法の検討等を行うとともに，道東など流氷群を伴った津波発生の可能性の高いエリアを対象とした数値シミュレーションを行う
引き続き海氷を伴った津波氾濫流に関する実験を継続し，パイルアップ・ジャミングの複雑挙動の検討を行い，上記シミュレーションのクライテリアに反映させる．
構造物への氷塊のインパクトの計算手法については，DEMに加え構造物および海氷へ計算コストが安価なFEM(3次元動的弾塑性等)の適用性も試みる．これまでの理論解析，数値解析，中規模実験結果などを踏まえ，氷塊が及ぼす構造物の動的応答を評価する．
最後に，海氷による上乗せリスク，これまで検討してきた，津波による海氷挙動，海氷の陸への遡上及び構造物等へ及ぼす外力等の予測手法および防災対策案をとりまとめる．
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| Causes of Carryover |
当該年度で購入予定の物品が当初の想定価格よりやや安価に入手できた事等による
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額が生じた額はごく少額という事もあり，当初の使用計画（研究計画）に大きな変更はなく，その増額分については，さらに当該研究の効果的な遂行に資する参考図書や文献購入等に充当する予定である．
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