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2013 年度 実績報告書

浸透による土粒子輸送現象の解明と解析手法の開発~土中の流砂力学の創造~

研究課題

研究課題/領域番号 23780247
研究機関京都大学

研究代表者

藤澤 和謙  京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (30510218)

キーワード浸透破壊 / 侵食 / 数値計算
研究概要

本研究の目的は,現在まで不明な点が多い土中の土粒子移動についての実験的かつ理論的な研究を遂行することにより,これまでにない土粒子移動を考慮した土質力学の学問体系を創造することにある.具体的には,土中で生じる土粒子の移動・輸送現象について定量的な把握を行うとともに,その現象を予測するための数値計算手法を開発することを行った.
最終年度(平成25年度)に実施した研究は、浸透流によって流出する砂の理論的考察とその数値解析手法の構築である。これらの研究は,昨年度までに実施した実験的研究に照らし合わせて行われた。得られた結論をまとめると以下のようである。
砂の流出に関する理論では,一次元上向きのボイリング現象を対象とした。支配方程式に土と浸透水の運動方程式を採用すると,水と土粒子の非圧縮性と一様流を仮定すると,それらの速度についての連立常微分方程式に帰着する。動水勾配と浸透流速の関係にダルシー則を用いた場合に,その方程式の厳密解を導き,浸透破壊後の浸透水と土粒子速度についての特徴を明らかにした。
数値解析手法の構築においては,CWENOスキームを用いてオイラー的に記述された支配方程式を解くことで,土粒子の流亡過程のシミュレーションを可能にした。前年度までに開発を進めていたものに,土骨格の弾完全塑性構成モデルを導入し,弾塑性材料である土が有効応力を失うことで流動化する過程をシミュレートした。その結果,一次元の計算において上述の理論解と良好な一致を見せるとともに,二次元の土の流亡計算が可能であることを示した。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 鉛直上向きに生じる浸透破壊後の浸透流速と土粒子速度の予測理論2014

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章
    • 雑誌名

      地盤工学ジャーナル

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] CWENO スキームによる浸透破壊中の砂の移動と浸透流の数値シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,辻村康祐,村上 章
    • 雑誌名

      地盤工学ジャーナル

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relation between seepage force and velocity of sand particles during sand boiling2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, A. Murakami, S. Nishimura and T. Shuku
    • 雑誌名

      Geotechnical Engineering Journal of the SEAGS & AGSSEA

      巻: Vol.43, No.2 ページ: 8-16

  • [雑誌論文] Darcy-Brinkman 式を用いた非圧縮性流れとDarcy流の同時解析手法2013

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,有本慎一,村上 章
    • 雑誌名

      農業農村工学会論文集

      巻: 第287号 ページ: 35-44

    • 査読あり
  • [学会発表] CWENO スキームを用いた流動化する土質材料の数値シミュレーション

    • 著者名/発表者名
      辻村康佑,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      第48回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      富山
  • [学会発表] 非圧縮性流体の数値解法による流体(層流)と浸透流の連成解析

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章,有本慎一,川並俊輔
    • 学会等名
      第48回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      富山
  • [学会発表] フェーズフィールド法を用いた地盤侵食による界面追跡法の開発

    • 著者名/発表者名
      坂井孝太郎,藤澤 和謙,村上 章
    • 学会等名
      第48回地盤工学研究発表会
    • 発表場所
      富山
  • [学会発表] 有限体積法によるDarcy流とNavier-Stokes式の同時解析

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,村上 章,西村伸一,珠玖隆行
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] フェーズフィールド法を用いた浸透による地盤侵食解析法の開発

    • 著者名/発表者名
      坂井孝太郎,藤澤 和謙,村上 章
    • 学会等名
      平成25年度農業農村工学会全国大会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] Computation of Seepage-induced Erosion Using Darcy-Brinkman Equations

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Fujisawa
    • 学会等名
      Advances in Computational Fluid Structure Interaction and Flow Simulation
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical simulation of seepage flows in porous media coupled with Navier-Stokes flows

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Fujisawa, Shin-ichi Arimoto and Akira Murakami
    • 学会等名
      1st International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problem
    • 発表場所
      仙台
  • [備考] 京都大学農学部施設機能工学分野

    • URL

      http://www.agrifacility.kais.kyoto-u.ac.jp/

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公開日: 2015-05-28  

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