底質土砂の移動メカニズムに関する研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01J03571
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 原田 英治 京都大学, 工学研究科, 特別研究員(PD)
• Keywords: 混合粒径砂 / 分級 / 個別要素法 / 剛体モデル / 液状化 / 土石流 / 扇状地

Research Abstract

平成13年度は、環境面への展開を含む新しい水理学を発展させる上でキーポイントとなる混合砂の流送に伴うアーマリングや分級といった混合粒径砂流送機構を検討した。混合砂流送の基本的特性の把握には、実現象を単純化した理想的な状態における流送機構の検討から展開するのが良い。そこで、実験水路に大小二粒径の人工真珠を敷きならべた単純化した移動床の振動流場における粒子の流送過程を高速度ビデオカメラを使用して詳細に検討した。この実験の画像解析から、アーマリングの進行過程およびアーマリングが完全に発達した平衡状態での流送特性が、大小二粒径という単純化された状態であっても複雑な様子を呈し、振動流速レベルおよび大小粒子の混合比が粒子流送特性に大きな影響を与えることが明らかになった。また、分級機構の詳細な理解には、粒子スケールからの検討が不可欠であるので、粒子間衝突を含めた個々の粒子の運動が表現可能な三次元個別要素法型の粒状体モデルを構築し、実験では測定が困難な粒子移動層内部構造を評価した。平成14年度は、波浪による液状化に起因する底質土砂の支持力減少がもたらす、防波堤の堤脚部に設置される捨石群やブロック群の変形過程を、実験および先に開発した三次元個別要素法を応用したシミュレーションを実施し、液状化地盤上における複数ガラス球群の挙動を明確に示した。さらに、現在、不飽和砂地盤で生じるサクションの効果を土砂粒子間の粘着力(粒子間の引っ張り抵抗)で表現した三次元個別要素法を用いて、防波堤背後の不飽和砂地盤に形成される砂粒子の吸出しによる砂層空洞形成機構の検討や、土石流扇状地形成過程のシミュレーションを通じた検討も実施した。なお、これらの成果は、学会にて発表する予定である。

Research Products

• [Publications] 後藤 仁志: "移動床のおける砂粒子間干渉による砂面擾乱の発生"水工学論文集. 第45巻. 637-642 (2001)
• [Publications] 原田 英治: "混合粒径流砂の動的粗粒化過程の数値解析"水工学論文集. 第45巻. 655-660 (2001)
• [Publications] 後藤 仁志: "風倒木の渓流斜面崩壊過程に及ぼす影響"水工学論文集. 第45巻. 721-726 (2001)
• [Publications] 原田 英治: "被覆ブロックの幾何配列特性の破壊抵抗に及ぼす影響"海岸工学論文集. 第48巻. 936-940 (2001)
• [Publications] 酒井 哲郎: "波浪による海底地盤の液状化が漂砂量に及ぼす影響"海岸工学論文集. 第48巻. 981-985 (2001)
• [Publications] 前野 詩朗: "DEM-FEMモデルによる変動水圧場の護岸裏込め土砂の流動解析"海岸工学論文集. 第48巻. 976-980 (2001)
• [Publications] 後藤 仁志: "個別要素法に基づく移動床シミュレーターのモデル定数の最適化"土木学会論文集. No.691/II-57. 159-164 (2001)
• [Publications] 後藤 仁志: "混合粒径シートフロー漂砂の鉛直分級過程"土木学会論文集. No.691/II-57. 133-142 (2001)
• [Publications] Gotoh Hitoshi: "Role of Interparticle Collusion on Instability of Sand Bed"2^<nd> IAHR Symp.on River Coastal and Estuarine Morphodynamics. 111-120 (2001)
• [Publications] Harada Eiji: "Granular-Material-Model Combined Two-Phase Flow Simulation for Wind-Blown Sand Layer"2^<nd> IAHR Symp.on River Coastal and Estuarine Morphodynamics. 121-130 (2001)
• [Publications] Yeganeh-Bakthiary Abbas: "Reverse Grading Process of Sheet-Flow Sediment Transport with Granular Material Model"2^<nd> IAHR Symp.on River Coastal and Estuarine Morphodynamics. 131-140 (2001)
• [Publications] 後藤 仁志: "三次元個別要素法による数値移動床の一般化"水工学論文集. 第46巻. 613-618 (2002)
• [Publications] 原田 英治: "分級過程の三次元性に関する計算力学的アプローチ"水工学論文集. 第46巻. 619-624 (2002)
• [Publications] Sakai Tetsuo: "Unsteady Armoring in Graded-Sediment Sheetflow under Oscillatory Flow"Asian and Pacific Coastal Engineering 2001. 766-775 (2001)
• [Publications] Harada Eiji: "Block/block Interaction Model for Predicting Catastrophic Destruction of Armor Blocks"Proceedings of the 13^<th> IAHR-APD Congress. 789-794 (2002)
• [Publications] 原田 英治: "3次元モデルによる消波ブロック群の崩壊過程におけるブロック間応力推定"海岸工学論文集. 第49巻. 801-805 (2002)
• [Publications] 原田 英治: "ブロック形状特性を考慮した被覆層破壊過程のシミュレーション"海岸工学論文集. 第49巻. 796-800 (2002)
• [Publications] 後藤 仁志: "3次元数値移動床によるシートフロー層の鉛直分級過程の数値解析"海岸工学論文集. 第49巻. 471-475 (2002)
• [Publications] 酒井 哲郎: "海底地盤の液状化による護岸前面捨石群の沈下過程"海岸工学論文集. 第49巻. 866-870 (2002)
• [Publications] 原田 英治: "三次元数値移動床による土石流堆積過程の数値シミュレーション"水工学論文集. 第47巻. 553-558 (2003)