ST2 - 6

令和４年度砂防学会研究発表会概要集

直方体構造物を越流する溶岩流の堆積特性に関する実験的研究
群馬工業高等専門学校

永野博之・〇茂木 陽平

群馬工業高等専門学校専攻科

池本 敦哉・ 柳原駿太

八千代エンジニヤリング株式会社

西尾 陽介・ 佐藤敏明

直方体構造物

1．はじめに側壁溶岩流災害は，土地利用や資産，交通網などに甚大な3cm

溶岩供給被害を与えるため，対策計画の構築が急務となってい

3cm
5cm

路床

る．溶岩流災害に対するハード対策として，土砂災害対30cm 20.5cm

策施設の活用が考えられるが，構造物まわりの溶岩流の挙動など，基礎的な知見が不足している現状にあり，

図-1

効果的な構造形状も明らかではない．永野ら 1)は，構造物を設置した溶岩流の流動実験より，構造物に捕捉さCASEれた溶岩流の挙動や堆積特性などを検討しているが，1-1実験で用いた流路勾配は単一のものにとどまっていた．

1-2

本研究では，直方体構造物を設置し，流路勾配を変化2-1させた溶岩流の流動実験を行い，直方体構造物に捕捉

2-210°,15°160cm
実験流路の模式図（側面図）

表-1

実験ケース

勾配 [ °]

構造物

供給量 [mL]

なし

350あり

330なし

290あり

280

1015

表-2される溶岩流の堆積特性のさらなる知見の集積を図る．

2．実験概要堆積結果

CASE

到達距離[cm]

堆積幅
[cm]

堆積厚
[cm]

1-183.9

最大 W : 5.0
平均 : 4.7

最大 D : 1.0
平均 : 0.6

1-269.3

最大 W : 5.0
平均 : 4.1

最大 D : 4.3
平均 : 1.2

2-170.4

最大 W : 5.0
平均 : 4.6

最大 D : 1.1
平均 : 0.8

2-263.8

最大 W : 5.0
平均 : 4.3

最大 D : 3.7
平均 : 1.1

溶岩は，融点降下剤を加えた川砂を加熱して生成した．加熱前の各重量は，川砂 540g，重曹 270g，ホウ砂540g である．実験流路の模式図を図-1 に示す．本研究では，矩形断面流路を用い，流路勾配は 10°および 15°とした．矩形断面流路は，打設したモルタルブロックを用いて形成し，流路高 5cm，流路幅 5cm，流路延長 160cm

3．実験結果および考察である．直方体構造物は高さ 3cm，幅 5cm，奥行き 3cm

3.1で打設したモルタルブロックを流路に設置した．直方

溶岩流の堆積状況

表-2 に，各ケースの到達距離L，最大堆積厚D と最大体構造物の捕捉面の位置は，供給地点から 20.5cm 地点堆積幅Wを示す．計測値から算出した平均堆積厚d̅ と平である．溶岩流の初期温度は，流路上方から赤外線サー

均堆積幅w
̅ も併せて示す．

モグラフィ(FLIR 製 CPA T-440，放射率 0.9)を用いて計3.2測した．溶岩流は，矩形断面流路の上流端から 30cm 地3.2.1

堆積特性に関する考察
直方体構造物の上流における溶岩流点に，溶融試料が入った加熱容器を手作業で傾動させ供給地点から構造物捕捉面までの堆積厚から，最小ることで発生させた．溶岩の流下状況は，流路上方，流二乗法を用いて回帰直線を作成し，回帰直線の傾きか路右岸側方に設置したビデオカメラにより撮影した．
実験終了後，固結した溶岩の体積，到達距離，堆積厚と堆積幅を計測した．堆積厚・堆積幅は，供給地点から 1cmピッチで計測した．実験ケースを表-1 に示す． 比較のため，構造物を設置しない条件での実験も実施した．

－ 121 －ら各ケースの堆積勾配を求めた．図-2，図-3 に，流路勾配 10°・15°のケースの堆積形状をそれぞれ示す．堆積勾配は，CASE1-1 では 10.2°，CASE1-2 では 3.3°，CASE21 では 15.6°，CASE2-2 では 8.5°であった．CASE1-2 とCASE2-1 の堆積勾配は，CASE1-1 と CASE2-1 の堆積勾配よりも小さくなることが分かる．このため，構造物を7考えられる．堆積勾配が小さくなると，以降に発生する6溶岩流の流下速度や到達距離の減少につながる．流路勾配が小さいほど，各ケースの緩勾配化の割合は大きいことが分かる．直方体構造物による溶岩流の調節効
果は，流路勾配が小さいほど大きくなると示唆される．

捕捉面の流路高を基準とする標高[cm]設置することで，堆積勾配の緩勾配化を期待できると54321

図-4 に区間体積の累加百分率と到達距離比(l/L)との00関係を示す．到達距離比は供給地点から計測地点まで達距離比に対する，各地点の堆積幅比(w/𝑤
̅ )，堆積厚比6置する．図-4 より，CASE1-2 と CASE2-2 における区間体積の累加百分率の変化率は，徐々に増加しているこ

捕捉面の流路高を基準とする標高[cm]7捕捉面はそれぞれ，到達距離比が 0.30，0.32 の地点に位面流路を流下し，構造物の上流に堆積した場合，堆積幅は一定の値を示し，堆積厚は徐々に値を大きくすると考えられる．
3.2.220

CASE2-1CASE2-2
流路高_15°432105図-3区間体積の累加百分率［%］を及ぼすことになる．本研究で生成した溶岩が矩形断15堆積形状（流路勾配 10°）5の堆積幅比は一定の値を示し，堆積厚比は徐々に増加

造物上流側に堆積した溶岩の体積には，堆積厚が影響100とが分かる．図-5 に示すように，CASE1-2 と CASE2-2している．このため，CASE1-2 と CASE2-2 における構5

供給地点からの水平距離 [cm]図-2の距離 l と到達距離 L との比である．図-5，図-6 に，到(d/𝑑̅)をそれぞれ示す．CASE1-2 と CASE2-2 の構造物のCASE1-1
CASE1-2
流路高_10°1001015

供給地点からの水平距離[cm]20堆積形状（流路勾配 15°）

CASE1-2
CASE2-2806040

CASE1-2
捕捉面:0.3020
CASE2-2
捕捉面:0.320

直方体構造物の下流に流出した溶岩流

0.0

図-4 より，CASE1-2 の 0.30L～0.80L 付近と CASE2-2

図-4ともに一定の割合で増加している．これは，堆積幅比・CASE2-2 では 0.32L～0.70L 付近まで，一定の値を示すためである．本研究で生成した溶岩が矩形断面流路をは，ともに一定の値を示す区間が出現する傾向がある．

CASE1-2
CASE2-21.0

CASE1-2
捕捉面:0.30

0.00.04．おわりに溶岩流の流動実験を実施することで，構造物に捕捉さ4.0

造物に捕捉される溶岩流の特徴を整理する必要がある．

堆積厚比5.0きくなると示唆された．今後は，追加実験を実施し，構0.2CASE2-2
捕捉面:0.32

0.40.6到達距離比 l/L

0.81.0

図-5 堆積幅比と到達距離比の関係

本研究では，矩形断面流路に直方体構造物を設置し，さいほど，直方体構造物による溶岩流の調節効果が大1.00.5

流下し，構造物の下流へ流出した場合，堆積幅・堆積厚れる溶岩流の知見を集積した．その結果，流路勾配が小0.81.5
堆積幅比

堆積厚比ともに，CASE1-2 では 0.30L～0.80L 付近，0.40.6
到達距離比 l/L

区間体積の累加百分率と到達距離比の関係

2.0の 0.32L～0.70L 付近における区間体積の累加百分率は，0.2

CASE1-2
CASE2-2
CASE1-2
捕捉面:0.30

3.02.0

CASE2-2
捕捉面:0.32

1.00.0

参考文献0.01）永野ら(2021)：令和 3 度砂防学会研究発表会概要集，pp.69-70．

図-6 堆積厚比と到達距離比の関係－ 122 －

0.2

0.40.6到達距離比 l/L0.81.0