2018 Fiscal Year Research-status Report
大規模津波越流時の海岸堤防裏法被覆ブロックの離脱機構に関する計算力学的研究
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18K04365
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
五十里 洋行 京都大学, 工学研究科, 助教 (80554196)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 津波 / 海岸堤防 / 被覆ブロック / 数値解析 / 粒子法 / 剛体連結モデル / 越流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大規模な津波が海岸堤防を越流する際には，堤防裏法肩近辺において顕著な圧力低下が生じ，それによって裏法肩部に設置された被覆ブロックが離脱・流出する．これは，海岸堤防裏法面上の多数の被覆ブロック群の流出の引き金となり，海岸堤防崩壊の一因となる．本研究では，流体が複雑に変形する現象や多数の移動物体を流体とともに計算することが容易な粒子法を用いた３Ｄシミュレーションを実施し，既往の水理実験結果との比較を通じて本シミュレーションモデルの適用性を検討する．
今年度は，まず，これまでの研究で開発した鉛直断面二次元シミュレーションモデルを三次元シミュレーションが可能となるように拡張した．このとき，計算時間短縮のためにシミュレーションモデルを見直し，圧力のPoisson方程式の導出において適用している高精度ラプラシアンモデルを修正し，Poisson方程式から作成される連立一次方程式の行列を対角優位となるようにした．これによって計算時間が約7割程度に短縮された．このモデルを用いて，既往の水理実験と同様の条件でシミュレーションを実施し，堤防法肩に設置したブロックが離脱するときの越流水深を調査したところ，水理実験結果では14～14.5cmと報告されていたのに対し，本シミュレーションでは，15.5～16cmとやや大きくなったが，概ね実験結果に対応した結果が得られることがわかった．この差の原因についてはまだ正確には把握できていないが，計算解像度の問題や，今年度の計算では考慮しなかったブロックの下に敷設した砕石の配置のランダム性によるブロックの微小な傾きの効果などが考えられる．
これまでに本現象を適切に再現できるシミュレーションモデルは存在しなかったので，この状況を打破できるモデルを開発できたことの意義は非常に大きいと言える．
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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
当初の計画通り，三次元シミュレーションモデルを構築し，離脱限界水深に関する既往の実験結果との比較を行い，概ね実験結果と対応した結果が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に従い，2年目は，ブロック周りの圧力分布を推定するために，少し解像度を上げたシミュレーションを実施する．さらに，3年目で実施予定のポーラス粒子流出に対応可能なモデルの準備に取り掛かる予定である．
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| Causes of Carryover |
今年度に参加した学会に関する旅費が研究代表者の所属する研究グループの研究費によって支払われることになったため，それ見込んで計上していた分が余ることになり，急遽消耗品費等に割り振ったが，当初の使用計画とは異なるために，わずかながら未使用分が残ることになった．
次年度は，研究の効率的な遂行のために，経費の大半を京都大学メディアセンターのスパコンの利用料に充てる予定である．
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