スキージャンプ台実験と3次元粒子流モデル開発による雪崩流動機構の解明

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冬季は、札幌の宮の森ジャンプ競技場の助走路に幅0.8m、深さ0.3m、長さ70mの走路を作り、あらかじめ粒子化した雪(最大300kg)を流下させ、加速に伴う流動化、雪煙の発生から停止、堆積に至るまでの過程を連続的にビデオカメラで測定した。また黒部峡谷で展開している観測システム(衝撃圧、静圧変動、風圧、地震動)と同様のものを走路上に構築したほか、底面にドラッグメータを設置して応力の測定が行われた。一方、ピンポンなだれ実験はランディングバーンの頂部に大型の箱を設置し、そこから最大35万個のピンポン球を一気に放出する形で行われた。流れ全体の挙動と形態変化に加えて、個々の粒子の速度や密度分布構造を詳細に測定するため、K点より10m下流の位置に観測タワーを6基設置し、8台のビデオカメラによる撮影など、各種の測定を実施した。その結果、3次元粒子流モデルの構築に不可欠な速度や密度分布構造が測定されたほか、雪崩などの大規模崩壊現象に共通するクリア-な頭部と尾部構造などの形態的特徴やその形成過程、さらには一定の波長を持った内部波動の存在が確認された。上記の作業と併行して、過去2年間に実施したピンポン流の測定結果をもとに、空気抵抗の効果を考慮した30万個までの挙動解析が可能な3次元粒子流モデルを開発した。そして、このモデルを用いて、ノルウェー、黒部峡谷という異なった地形条件(前者は広大な山腹、後者は拘束された谷)を流れ下る雪崩の運動を再現し、観測結果と比較検討を行った。