火山爆発による山体中の衝撃波伝播と火口形成の数値シミュレーション

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は,昨年度開発したラグランジアン法のSPHコードに岩石破壊を考慮した弾塑性体の状態方程式を考慮に入れ、実際の火山体爆発のシミュレーションを実施した。特に、SPHコード,爆発的な火山噴火を模擬するために、セントヘレン山の噴火前の山体形態を模擬し、地下下部内の任意の深さにエネルギーソースをおき,その高エネルギー領域の発展と山体における火口形成を追跡した.この数値シミュレーション結果を、野外爆破実験(谷口他,2003)の結果とそれを活用したスケーリング則(Goto et al. 2001)と比較した。その結果、従来のスケーリング則では、火口径等をエネルギーソース深度でスケールしていたが、このパラメーターでは、今回の数値シミュレーション結果を模擬できないことがわかった。これは、従来のスケーリング則は、爆発エネルギーがスケーリングパラメーターであったが、これは無次元化されておらず、野外爆発実験のような小規模な爆発過程には適用できるが、火山体のような大規模な火山噴火には適さないことが考えられる。そこで、我々は、岩石強度をパラメーターの一つとすることにより、爆発エネルギーと岩石強度の2つの物理量を用いて、(エネルギー/岩石強度)の3分の1乗で火口径やエネルギー深度等をスケールすることにより、無次元パラメーターとするスケーリング則を導いた。これを用いると、小規模な野外爆発実験から大規模な山体爆発に至るまで広いエネルギー領域でのスケーリングが可能となった。