底質土砂の移動メカニズムに関する研究

底质沉积物运动机制研究

基本信息

批准号：
01J03571
负责人：
原田英治
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J03571/
关键词：
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

项目摘要

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。

2001财年，我们研究了伴随混合砂输送的装甲和分级等混合粒度砂输送机制，这是开发包括环境应用在内的新水力学的关键点。为了了解混合砂输送的基本特征，最好从研究简化实际现象的理想状态下的输送机制开始。因此，我们使用高速摄像机来详细检查颗粒在简化移动床的振动流场中的流动过程，其中大小两种尺寸的人造珍珠排列在实验水道中。该实验的图像分析表明，即使在两种大小颗粒尺寸和振动的简化状态下，铠装的进展过程和铠装完全发展的平衡状态下的流动特性也是复杂的。大小颗粒的水平和混合比例对颗粒流动特性有显着影响。此外，由于必须从粒子尺度进行研究才能详细了解分类机制，因此我们构建了三维离散元法类型的粒体模型，可以表达单个粒子的运动，包括粒子之间的碰撞，我们评估了颗粒迁移层的内部结构，这是很难通过实验测量的。 2002年，我们进行了实验并开展了三维单独研究，以研究安装在防波堤底部的碎石和块体群的变形过程，这是由于液化引起的底部沉积物承载力下降而引起的。我们应用单元法进行了模拟，清楚地展示了多个玻璃灯泡组在液化地面上的行为。此外，我们目前正在使用三维离散元方法来研究沙粒之间的粘附力（颗粒之间的拉力），以表达非饱和沙地中发生的吸力效应，我们还研究了沙粒的作用机制。通过吸出砂粒形成层腔，模拟泥石流扇形成过程。这些结果将在学术会议上公布。