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2016 年度 実績報告書

濁水状態の津波が海岸構造物とその基礎地盤の安定性に与える影響の評価と対応策の検証

研究課題

研究課題/領域番号 26820200
研究機関名古屋大学

研究代表者

中村 友昭  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90569328)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード津波 / 海岸保全施設 / 耐津波安定性 / 浮遊砂 / 粘性係数 / 非ニュートン流体 / 数値計算 / 波力
研究実績の概要

津波からの沿岸域の防災・減災のために,津波による海岸保全施設の被災機構とその効果を粘り強く発揮できる構造についての研究が行われている.しかし,津波・海岸保全施設本体の挙動・基礎地盤の洗掘等の地形変化・基礎地盤の支持力の相互作用を解析できる数値計算モデルは限られており,既往の研究の多くは水理実験による検討に留まっている.一方,東日本大震災時に見られたように,遡上津波は底質を多く巻き込んだ濁水状態となっている.このように浮遊砂を含んだ流れの構造は清水流とは異なることが確認されているが,既往の検討では浮遊砂を含まない清水状態の津波を作用させており,津波力等に対する評価が適切に行えていない可能性がある.

そこで,濁水状態の津波を解析できる流体・構造・地形変化・地盤連成数値計算モデルの開発と,その数値計算モデルを用いた海岸保全施設の強化に資する技術の確立に向けて,本研究では,浮遊砂を含むことによる粘性係数の変化の測定と評価式の提案,その評価式を組み込んだ数値計算モデルの開発,海岸保全施設の耐津波安定性に与える浮遊砂の影響の検討を行った.

その結果,浮遊砂を含むことでせん断応力の増加ともに粘性係数が減少する非ニュートン流体となることを確認し,浮遊砂を含んだ流体の粘性係数が推定できる評価式の提案を行った.次いで,その評価式を3次元流体・構造・地形変化・地盤連成数値計算モデルFS3Mに組み込み,一様流への適用を通じて改良したFS3Mの妥当性を確認した.また,妥当性が確認されたFS3Mを用いた数値実験を行い,構造物に作用する衝撃段波波圧による最大津波力と準定常的な持続波圧による最大津波力は浮遊砂濃度の上昇に伴って増加することを示した.以上より,海岸保全施設の耐津波安定性を評価する際における浮遊砂の考慮の重要性を明らかにするとともに,海岸保全施設の強化に資する技術としてのFS3Mの有用性を示した.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 浮遊砂による流体の粘度の変化と一様流および津波による流動場に与える影響に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      中村友昭,鈴木愛美,趙 容桓,水谷法美
    • 雑誌名

      土木学会論文集B3(海洋開発)

      巻: 72(2) ページ: I_163-I_168

    • DOI

      http://doi.org/10.2208/jscejoe.72.I_163

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Study on the evaluation of temporal change in horizontal and vertical tsunami forces acting on a bridge superstructure2016

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, T., Sawa, Y., and Mizutani, N.
    • 雑誌名

      Coastal Engineering Journal

      巻: 58(4) ページ: -

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1142/S0578563416400209

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 津波の越流による海岸堤防裏法尻の洗掘に関する大規模実験の数値シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      中村友昭,水谷法美
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 35(4) ページ: 379-390

    • 査読あり
  • [学会発表] 越流した津波により海岸堤防裏法尻に生じる流れ場の形成条件に関する数値解析2017

    • 著者名/発表者名
      日比野加奈
    • 学会等名
      平成28年度土木学会中部支部研究発表会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
  • [学会発表] 越流した津波による海岸堤防裏法尻の洗掘に与える蛇籠工の効果に関する一考察2017

    • 著者名/発表者名
      谷口淳也
    • 学会等名
      平成28年度土木学会中部支部研究発表会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
  • [学会発表] 高濃度の浮遊砂が津波力に与える影響に関する一考察2017

    • 著者名/発表者名
      中村友昭
    • 学会等名
      平成28年度土木学会中部支部研究発表会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
  • [学会発表] 高濃度の浮遊砂を含む津波の遡上挙動に関する数値シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      中村友昭
    • 学会等名
      第30回数値流体力学シンポジウム
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-12-12 – 2016-12-12
  • [学会発表] Study on stability of buildings against tsunami run-up and scour2016

    • 著者名/発表者名
      Nakamura, T.
    • 学会等名
      Two-Phase Modelling for Sediment Dynamics in Geophysical Flows (THESIS 2016)
    • 発表場所
      Chuo University, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical simulation of tsunami scour at landward toe of coastal dike and its countermeasures2016

    • 著者名/発表者名
      Mizutani, N.
    • 学会等名
      Two-Phase Modelling for Sediment Dynamics in Geophysical Flows (THESIS 2016)
    • 発表場所
      Chuo University, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-14
    • 国際学会
  • [学会発表] 漂砂による地形変化計算時における斜面崩壊の取り扱いに関する一考察2016

    • 著者名/発表者名
      中村友昭
    • 学会等名
      土木学会第71回年次学術講演会
    • 発表場所
      東北大学川内北キャンパス
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09

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公開日: 2018-01-16  

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