粒状体シミュレーションによる岩屑流・土石流の解析

概要

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本研究は,粒状体運動のシミュレーション手法の一種である個別要素法(DEM-Distinct Element Method-)を用いて,大変形問題である岩屑流・土石流の解析を試みたものである. DEMは,媒質を非連続体として取り扱う手法である.したがって,石や礫などで構成されている岩屑流・土石流の解析には非常に適している.このため,従来からこの種の研究でDEMが用いられてきたが,そこでは土石流に含まれる連続体である泥水の存在が無視されてきた.この泥水の影響を考慮するために,今回は既往のDEMに新しく水を媒体とする粒状体の相互干渉項を取り入れたプログラムを作り,既往のDEMと改良したDEMの2種類の手法を用いて解析を行なった.岩屑流・土石流は3次元の流れであるが,本研究では数値解析上の制約から2次元にモデル化した.解析モデルは,岩屑流・土石流を進行方向に対して平行に切った縦断面モデルと垂直に切った横断面モデルの2種類とした.縦断面モデルでは,既往のDEMを用い水の影響を考慮しない岩屑流の解析と,水の影響を考慮したDEMを用いての土石流の解析の2種類を行なった.共にDEMの適用性が認められるような結果を得ることが出来た.横断面モデルでは,土石流中で半径の大きいものは上へ,小さいものは下へ移動すると云う逆グレイディング現象(inverse grading)をシミュレーションすることが出来た.また,この2つの2次元モデルを考え合わせることにより,実際の3次元の土石流で起こるような先端部分に巨礫が集まる現象の発生機構について推察した.以上より,土石流解析の新しい手法としてDEMは効果的であることが分かった.Slope slides, dry rock avalanches and debris flows frequently take place in mountainous areas following strong earthquakes. Various types of flow analysis have been done in the laboratory that are based on a continuous medium. But, as the rocks and soil which compose the slopes, and are contained in rock avalanches and debris flows, are discontinuous, not continuous materials, it is difficult to analyze their behavior correctly when continuous material is used.
東京大学地震研究所,Earthquake Research Institute, University of Tokyo,JR.東海の論文
1990-06-30

著者

伯野元彦
Professor Of Civil Engineering Toyo University

粒状体シミュレーションによる岩屑流・土石流の解析

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