Modeling distribution shape of accumulated volcanic ash on roof thorough ashfall test

屋顶火山灰堆积分布形状的模拟彻底落灰试验

• 批准号: 22K04404
• 负责人: 山本 剛
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Miyakonojo National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04404/
• 关键词: 積灰荷重; 火山灰; 火山噴火; 屋根; 噴火; 火山; 積灰荷重; 火山灰; 火山噴火; 屋根; 噴火; 火山

積灰荷重の算定に資する基礎資料を得ることを目的として、屋根サイズが1100mm×1200mmのガルバリウム鋼板を葺いた４寸および４寸５分勾配の片流れ屋根に、高さ5,500mmの足場骨組の最上部から2014年に桜島から噴出した火山灰を100kg降下させ、屋根上の火山灰の堆積厚さを計測した。火山灰はふるい目0.2mmのふるいを用いて製作した火山灰降下装置から自然降下させた。堆積厚さの計測システムはレーザー変位計・電源装置・コントローラとノート型パソコンで構成し、レーザー変位計により採取された距離データはコントローラを介してPC上にCSV形式で記録した。火山灰の降下後にレーザー変位計を取り付けた電動スライダーを屋根の短辺方向に動かし、屋根上に設けた50mmピッチのグリッド状の測定点で計測を行い、屋根面までの距離と火山灰表面までの距離の差分により、火山灰の堆積厚さを求めた。屋根に降下する火山灰は軒先部に斜面を形成し、斜面後方は平らな面を形成する傾向にあり、これらの形状が屋面に堆積する火山灰の特徴であることが予想されたので、軒先部斜面の頂点部分の堆積厚さと頂点の屋根面への垂直投影地点から軒先（堆積部分の最外縁部）までの距離を計測して、これらの正接に屋根勾配を加算して軒先部分の斜面角を求めた。軒先部の斜面角は32°であり、400gの火山灰試料を用いて自由堆積法により得られた砂山の安息角30.3°と同程度であった。また、測量結果から得られた屋根上火山灰の3Dモデルから推定した屋根に堆積した火山灰の重量は降下火山灰重量の60%程度であった。これらの結果から、勾配屋根に降下する火山灰の堆積形状は火山灰の安息角と堆積率をパラメータとしてモデル化できる可能性が高いことが分かった。

With the aim of obtaining basic materials that contribute to calculating ash load, 100 kg of volcanic ash erupted from Sakurajima in 2014 was lowered from the top of the 5,500 mm high scaffold frame on a 4-inch and 4-inch 5-minute slope, a single-flow roof with a roof size of 1100 mm x 1200 mm, and 100 kg of volcanic ash erupted from Sakurajima in 2014年在4英寸和4英寸的5分钟坡度上测量，屋顶尺寸为5500毫米。火山灰自然是使用用0.2毫米筛的筛子制成的火山灰滴剂。沉积厚度测量系统由激光位移仪，电源设备，控制器和笔记本计算机组成，并通过控制器在CSV格式上记录了激光位移仪收集的距离数据。火山灰下降后，将带有激光位移量规的电滑块移动在屋顶的短侧，并在屋顶上的50 mm螺距上以网格状的测量点进行测量，并根据屋顶表面的距离和火山灰表面的距离确定火山灰的厚度。屋顶上的火山灰倾向在屋檐上形成斜坡，在斜坡后部的平坦表面形成平坦的表面，预计这些形状是沉积在屋顶表面上的火山灰的特征。因此，测量了屋檐顶端的沉积厚度以及从垂直投影点到顶端屋顶表面到屋檐的距离（沉积区域的最外部边缘），并测量屋顶坡度，并将屋顶坡度添加到这些切线中以确定屋檐的斜坡。屋檐的斜率角度为32°，其休息角与沙质山的30.3°大致相同，使用400G火山灰样品通过自由沉积法获得。此外，从调查结果获得的屋顶上的3D模型估计，沉积在屋顶上的灰分的重量约为灰分掉落的重量的60％。这些结果表明，在倾斜屋顶上下降的火山灰的沉积形状很可能是使用火山灰作为参数的静止角度和沉积速率来建模的。