2022 Fiscal Year Annual Research Report
Quantitative understanding of absorption of explosion energy by tunnel wall in case of explosion in tunnel
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18K04643
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| Research Institution | National Institute of Technology, Toyama College |
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Principal Investigator |
保前 友高 富山高等専門学校, その他部局等, 教授 (30470032)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉山 勇太 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (30711949)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 爆薬 / 爆風 / トンネル内爆発 / トンネル壁面材料 / トンネル壁面構造 / 被害低減 / 小スケール実験 / 数値解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．研究の目的：トンネル内で爆薬が爆発した際の壁面による爆発エネルギー吸収メカニズムを解明し，壁面の表面形状や材料と吸収量の関係の定量的な理解を行う。爆発被害低減化の観点から，地下通路やトンネル内で爆発した際に発生する爆風とトンネル壁面の相互作用により，壁面が爆発のエネルギーの一部を吸収するメカニズム解明や定量的な理解は重要である。この問題を解明するため，独自に開発した1g程度の爆薬を使用する室内爆発実験法により，トンネル内爆発の縮小モデル実験を行う。壁面の表面形状や材料を変化させ，トンネル内外の爆風（衝撃波）の減衰過程を評価する。独自に開発した数値解析コードを用いてこの実験データを解釈し，壁面のエネルギー吸収のメカニズムの解明，定量的な理解を行う。
２．本年度までの成果：①トンネル内部壁材料の要素実験：本年度は，トンネルの壁・床に周期的な凸部を設けた際の爆風低減効果の凸部高さ依存性を評価する実験を行い、管内高さの半分程度を超える高さを持つ凸部により、爆風圧は大きく低減化されることを明らかにした。あわせて研究期間全体では、トンネル床面にガラスビーズを設置した場合、トンネル床面や壁面に多孔質金属を設置した場合、および、周期的な凸部の間隔、設置面数の爆風低減に対する依存性を評価し、換算薬量比の考え方に基づきデータを整理・公開した。
②独自開発の数値解析コード：本年度は、トンネルの壁・床に周期的な凸部を設けた際の爆風低減効果の凸部高さ依存性に関する数値解析を行った。あわせて研究期間全体では、トンネル内にガラスビーズ、多孔質金属、周期的な凸部を設けた際の爆風に関する数値解析を行い，衝撃波の伝播挙動や空気/ガラスビーズ・多孔質金属間のエネルギー輸送現象について検討した。また、起爆過程の数値解析手法を導入し，円柱形爆薬の爆風の伝播機構を検討した。
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