2015 Fiscal Year Annual Research Report
液状化と流体移動：その多様性を実験と無次元数を用いて理解する
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24510246
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
隅田 育郎 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (90334747)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 液状化 / 地震 / マグマ / 低浸透率層 / 粉粒体 / 重力不安定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地震による液状化はマグマのように水よりも粘性率の高い液体に浸された粒子系においても起き得る。昨年度は水の１５倍の粘性率を持つ液体に浸された、上部に低浸透率層を持つ粒子系の鉛直振動実験を行なった。今年度はその結果を論文として投稿し、査読、改訂を経た後に出版した。論文の主要な結果は以下の通りである。（１）粘性率が高くなると、浸透率の不連続面で起きる重力不安定の波長が短くなる。また不安定の成長速度はストークス沈降速度の違いで予測される速度よりも速くなる。（２）粘性率が高くなると、より低い加速度、広い周波数帯域で液状化がおきる。（３）液体に浸された粒子系のレオロジー測定を行ない、（２）の結果は粒子間の摩擦が粘性流体により潤滑され低下するためであることが示された。以上の結果は地球惑星科学連合２０１５年大会で発表した。
さらに上の研究を踏まえて以下の２つの実験を進めた。１つ目は上部に低浸透率層を持つ２層系の各々の層厚を変えた場合の実験とその解析を行った。その結果、上層が厚くなると重力不安定の成長速度が遅くなり、その波長が長くなること、液状化が起きなくなる臨界上層厚が存在すること、不安定の最大振幅が極大となる上層厚が存在することが分かった。これらの結果は上層厚が厚くなると、粒子間の摩擦がクーロンの法則に従い増大するため、上層の実効的な粘性率が高くなるためと解釈できる。上記の結果は地球惑星科学連合２０１６年大会で発表する予定である。本年度は下層厚依存性を解明することに加えて、圧力及び比抵抗の測定を導入し、これまで行なってきた画像解析のみでは分からなかった物理量の測定を行なう。２つ目は空気中及び水中において、鉛直振動下における斜面崩壊の実験と解析を行った。そして崩壊が起きる臨界加速度を異なった液体の場合について統一的に説明するスケーリング則を導出した。
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Research Products
(8 results)
