斜面崩壊土砂移動を予測するための流体力学的解析手法に基づく大変形解析

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待ち受け壁が土砂流動により受ける土圧を詳細に計測できる室内試験を行った。土砂流動試験装置は昨年度作成した室内試験装置を用いた。土砂流動室内試験では、土圧・変形計測のため、データロガーおよび各種センサーを使用し、変形・速度・土砂衝突衝撃などを詳細に計測した。斜面崩壊に伴う防御工への衝撃圧算定手法としての位置づけを明確にするために、斜面の傾斜角、地盤材料の変化をパラメータとした模型実験を実施した。系統だったこれらの模型実験を数値シミュレーションで再現した。その結果、ある程度の大きさまでの粒径の材料は、土砂の形状・衝撃力ともに表現できたが、粒径が大きくなると衝撃力は概ね表現できたが、流動形状は表現できないことが分かった。このことから、解析手法の材料に対する適用範囲が限定された。CIP解析については、摩擦性粒状材料と粘性流体の両者の性質を数値パラメータにより設定し、種々の土砂に適用できるようデータを蓄積した。しかし、この問題についてはいまだ目標には至っていない。今後もこの問題について検討を続ける。また、検証実験として、過去に実際に起こった斜面崩壊事例をシミュレートし、実現象データとの比較を行った。これにより解析プログラムの精度がさらに向上した。また、地盤材料と剛体の相互作用問題について、解析プログラムの改良を行ったが、検証の方法がないため、それについては研究を継続している。危険斜面の形状把握のために、デジタルステレオ写真3次元形状解析システムを開発した。斜面のデジタル写真を違う2方向以上から撮影し、数値解析することで、斜面の3D絶対値がすぐに得られる。得られたデジタルデータを用いて、数値解析を行い危険斜面に対する最適な防災設備や補修方法を検討し提案できる。本研究では、実斜面での検証はできなかったが、得られた3次元モデル斜面形状から、その性能は実用に利用できるレベルになったと考えられる。地盤の大変形解析プログラムとデジタルステレオ写真3次元形状解析システムにより、危険斜面が崩壊したときの、流動範囲とその衝撃力が概ね予測できるようになった。