Mechanics of the granular rapid subaerial flow(pyroclastic flow and snow avalanche)
颗粒状快速地下流的力学(火山碎屑流和雪崩)
基本信息
- 批准号:08458102
- 负责人:
- 金额:$ 2.69万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 财政年份:1996
- 资助国家:日本
- 起止时间:1996 至 1997
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This research aims to present the unified theory of the flow of both the pyroclastic flow and the snow avalanche and to make possible to numerically simulate the actual phenomena.First, the constitutive equations for the granular flow which take the inelastic collision, the kinetic momentum transport and static skeleton stress into account are deduced. Then, those equations are extended to a resistance to flow formula to explain the characteristic behaviors of the experimentally obtained laminar, laminar/dispersive and dispersive type flows.This theory is applied to the Merapi type pyroclastic flow that occurred at the Fugendake, Unzen volcano. The processes of breaking the fallen lava dome into fragment and the flow of those pyroclastic material are satisfactory explained. Quantitative mechanism of formation, flow behaviors and the stoppage of the main basal fluidized layr and the nue 'ardent' part upon the basal layr which are the characteristic structure of the pyroclastic flow are made clear. A numerical simulation model based on the theory can explain the actual limits of flow as well as the distribution of the thickness of deposit within the area.Processes of snow ball formation and the effects of snow balls to the characteristics of the flow are quantitatively explained by the granular flow theory. Moreover, the effect of the snow temperature to the formation of snow balls and the process of erosion and deposition are taken into account in the numerical simulation model. The model is applied to the 1986 Maseguchi snow avalanche (powder snow avalanche) and the 1992 Hakubadake avalanche (we snow avalanche) and the reporductions of both two phenomena are very good.
本研究旨在提出火山碎屑流和雪崩流动的统一理论,并使数值模拟实际现象成为可能。首先,考虑非弹性碰撞、动量传递的颗粒流本构方程推导出考虑静态骨架应力。然后,将这些方程扩展到流阻公式,以解释实验获得的层流、层流/分散和分散型流的特征行为。该理论应用于发生在云仙火山 Fugendake 的 Merapi 型火山碎屑流。塌陷的熔岩穹顶破碎成碎片的过程以及这些火山碎屑物质的流动得到了令人满意的解释。明确了火山碎屑流特征结构的主要基底流化层和基底层上的核心“热”部分的形成、流动行为和停止的定量机制。基于该理论的数值模拟模型可以解释水流的实际极限以及区域内沉积物厚度的分布。 雪球形成过程以及雪球对水流特性的影响可以通过颗粒流理论。此外,数值模拟模型还考虑了雪温对雪球形成的影响以及侵蚀和沉积过程。该模型应用于1986年马濑口雪崩(粉雪雪崩)和1992年白马岳雪崩(雪崩),两种现象的再现都非常好。
项目成果
期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Takahashi, T.and Tsujimoto, H.: "Dynamics of the snow avalanche" Annuals, Disaster Prevention Research Institute, Kyoto Univ.No.40B-2. 409-424 (1997)
Takahashi, T. 和 Tsujimoto, H.:“雪崩动力学”年鉴,京都大学防灾研究所,No.40B-2。
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Takahashi, T., Tsujimoto, H., Satofuka, Y.and Takeuchi, R.: "Numerical simulation of flow and deposition of a pyroclastic flow" Journal of JSECE. Vol.50, No.2. 20-25 (1997)
Takahashi, T.、Tsujimoto, H.、Satofuka, Y. 和 Takeuchi, R.:“火山碎屑流流动和沉积的数值模拟”JSECE 杂志。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
高橋 保・辻本 浩史: "斜面上の粒状体流れの流動機構" 土木学会論文集. No.565/II-39. 57-71 (1997)
Tamotsu Takahashi 和 Hiroshi Tsujimoto:“斜坡上颗粒材料流动的流动机制”日本土木工程师学会会刊第 565/II-39 号(1997 年)。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
高橋 保 他: "火砕流の流動・堆積シミュレーション" 砂防学会誌. 50巻2号. 20-25 (1997)
Tamotsu Takahashi 等人:“火山碎屑流的流动和沉积模拟”日本侵蚀控制学会杂志,第 50 卷,第 2. 20-25 期(1997 年)。
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- 发表时间:
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- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
高橋 保・辻本 浩史: "雪崩の流動機構に関する研究" 京都大学防災研究所年報. 40号B-2. 409-424 (1997)
Tamots Takahashi 和 Hiroshi Tsujimoto:“雪崩流动机制的研究”京都大学防灾研究所年度报告第 40B-2 号(1997 年)。
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