雪氷チーム

Snow and Ice Research Team

雪崩予防柵の巻きだれの安定度評価手法に関する研究
Study on a Stability Assessment Method for Snow Eaves on Avalanche Protection Fences
雪崩予防柵（吊柵を含む）は山間部を中心に多く設置されており、雪崩発生区対策の有効な手段となっています。
しかし、雪崩予防柵上に巻きだれが発生して崩落すると、道路交通への影響や雪崩の誘発の懸念があります。
本研究では、巻きだれの形状や物性に関する観測を一冬通じて行いました。また、簡略化した巻きだれ形状のモデルを構築し、観測で得られたデータを代入することで、巻きだれの安定度を評価する手法を考案しました。

巻きだれの形成事例
Snow eaves on avalanche protection fences

Many avalanche protection fences, including hanging fences, have been installed in mountainous areas, and they have proven tobe useful safety facilities for avalanche-prone road sections. However, when snow eaves form on such fences and collapse, thecollapsed snow may obstruct road traffic or induce avalanches.
In this study, we observed the shape and physical properties of snow eaves throughout one winter. We devised a method for assessing the stability of snow eaves
by constructing a simplified model of snow eaves and assigning the data obtained in our observation to the model.

巻きだれの現地観測

密度（kg/m3）
Density

Field observations of snow eaves

現地観測は、一般国道２７５号幌加内町朱鞠内湖畔に設置されている雪崩予防柵において、2016〜2019年冬期の4冬期にわたり行いました（図１）。観測項目は、巻きだれの形状と大きさ、密度、硬度、雪質、含水率です。
また、
タイムラプスカメラを使って日中の現地の状況を撮影して、巻きだれの発達過程を観察しました。
図２と図３は、巻きだれの断面形状と密度の分布です。図２は、2018年2月21日に観測したもので、一年の中で積雪が最も多い時期です。
この時の積雪密度は、斜めの層状に分布していました。図３は、2018年3月27日の観測結果で、融雪が進み密度の分布はほぼ均一となっていました。
この翌日に、タイムラプスカメラによって巻きだれの崩落を確認しました。

2.0m

050100150200
250300400▲図１：巻きだれ断面の観測状況(2019.3.18)
Fig. 1 A researcher observes thecross-section of a snow eave. (2019-3-18)▲図２：巻きだれ内部の密度分布(2018.2.21)
Fig. 2 Snow density distribution in a snow eave(2018-2-21)▲図３：巻きだれ内部の密度分布(2018.3.27)
Fig. 3 Snow density distribution in asnow eave (2018-3-27)

Field observations were done during the four winters from FY 2016 to 2019. We observed snow eave formation on avalanche protection fences installed along National Highway 275 on the Lake
Shumarinai coast of Horokanai Town (Fig. 1). The items observed were shape, size, density, hardness, snow grain type, and water content. The process of snow eave formation was observed by using
a time-lapse camera that recorded the observation target site during the daytime.
Figs. 2 and 3 show the cross-sectional shape and snow density distribution of snow eaves. Fig. 2 shows the snow eave observed on February 21, 2018. This observation was done during the time ofyear with the most snowfall. The snow density in this figure is distributed in diagonal layers. Fig. 3 shows the results for the observation done on March 27, 2018 when the snow had melted. The snow
density is distributed nearly uniformly. A time-lapse camera recorded the collapse of this snow eave on the day after this observation.

巻きだれの安定度評価手法

Stability assessment method for snow eaves

巻きだれの形状を簡略化して、図４のようにモデルを構築しました。観測データを代入することで、巻きだれの破断面（図４の破線）に作用する応力(せん断σs、引張σt)と強度を求め、強度に対する応力の比を安定度と定義しました。安定度が1.0以下になると、巻きだれが崩落する可能性が高くなります。図５は乾雪のせん断安定度、図６は湿雪のせん断安定度の計算結果です。同じ形状（巻きだれの縦横比）
でも、湿雪の安定度が低いことがわかります。図７は、湿雪(張出長1.0m、高さ1.0m、密度330kg/m3 )の含水率を変化させたときの引張とせん断に対する安定度です。融雪によって巻きだれの含水率が上昇すると、急速に安定度が低下して崩落する可能性が高くなります。

Shear stability

Aspect ratio c = protruding length a / height b

Tensile stability▲図５：乾雪の張出長aとせん断安定度Ssの関係
Fig. 5 Relationship between the protruding length aand the degree of shear stability Ss for dry snow

▲図４：モデル化した巻きだれ形状
Fig. 4 A model of a snow eave’s shape
Aspect ratio

Shear stability

Aspect ratio

Aspect ratio

Shear stability

Stability

Aspect ratio

Shear stability

We constructed a model by simplifying the shape of the snow eave, asshown in Fig. 4. By assigning the observation data to this model, thestress (shear σs and tensile σt) and strength of the snow eave at thefracture surface (the broken line in Fig. 4) were obtained. We defined
the ratio of stress to strength as the degree of stability. At degrees ofstability of 1.0 or lower, the possibility of snow eave collapse is high.
Fig. 5 shows the calculation results for the shear stability of dry snow,and Fig. 6 shows the calculation results for the shear stability of wetsnow. From these two figures, it is understood that the stability foreaves of similar shape (similar in aspect ratio) is low for wet snow. Fig.
7 shows how the tension and shear stability change with changes in thewater content for a wet snow eave (protruding length: 1.0m, height:1.0m, density: 330kg/m3). When the water content of the snow eaveincreases with the progress of snowmelt, the degree of stability sharply
decreases and the possibility of collapse becomes high.

縦横比c=張出長a/高さb

Tensile stability

Volume water content▲図6：湿雪の張出長aとせん断安定度Ssの関係Fig. 6 Relationship between the protruding length aand the degree of shear stability Ss for wet snow

▲図7：体積含水率と安定度の関係
Fig. 7 Relationship between volume water contentand stability
2022.7

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