実験斜面における雪氷混相流の動態の研究

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雪崩は雪粒子と空気からなる二相の混相流である。雪崩災害の予知および防止対策を確立するためには、雪氷混相流としての雪崩の動態を明らかにすることが必要である。本研究は、温度、速度、雪質等をコントロールして雪氷混相流を発生させ、その動態を詳しく調べて雪崩に関する基礎データを得ることを目的として行なわれた。実験斜面(滑走距離9m、傾斜角27度)を北大低温科学研究所の低温風洞実験室(温度0〜-30℃の範囲で可変)に設置し、その下端に4【m^2】の水平堆積板を置いた。雪氷混相流は除雪機を改良した雪粒子供給装置から流れ出し実験斜面を滑走した後堆積板上で停止する。以下に主な研究結果を記す。1.他の混相流と比較した時の雪氷混相流の特徴は、雪氷粒子間の相互作用が大きい点と粒子・流体間の相互作用が大きい点である。前者は氷の融解温度が低く、後者は氷の密度が小さいためである。2.雪氷混相流が流れ層と雪煙り層の2層からなることが明らかにされた。3.衝撃力の性質は流れ層と雪煙り層で異なる。そして、天然の雪崩における衝撃力(30〜300kPa)は雪粒子を含む空気流の衝突による力として解釈できることが示された。4.雪氷混相流により囲りの空気が運動することが実測された。これは天然の煙り型雪崩に付隨する雪嵐風の発生メカニズムに関連して重要である。5.雪氷混相流停止後のデブリ(堆積物)について詳しい構造解析を行なった結果、デブリ密度が500Kg/【m^3】という大きな値を示した。これは運動エネルギーも関与した一種の加圧焼結現象として解釈される。