Analysis of Three-Dimensional Sediment Gravity Flows

Abstract

沿岸域の未固結堆積土斜面において海底地すべりが発生すると、崩土は長距離にわたって沖合に流出することがある。実際、沿岸域と深海域を結ぶ重要な堆積物運搬作用として混濁流が知られているが、その物理機構には不明の点が多い。本研究は、堆積物の水中重力流れの発達、減速、停止の一連の過程を整合的に記述し得る解析コードの開発を行なったものである。液状化堆積物を高密度粘性流体と理想化し、自由表面を有する3次元重力流の解析コードを開発した。さらに、その予測能力を堆積物ダム決壊問題に照らして検討した。

A three-dimensional analysis procedure for describing the behaviour of liquefied soil with afree surface has been developed in the present study. The liquefied soil is modelled as a heavy, incompressible viscous fluid. A set of three-dimensional Navier-Stokes equations and thecontinuity equation are numerically solved under moving boundary conditions. For the purpose ofidentifying the moving interface between the ambient fluid and the liquefied soil, thevolume-of-fluid technique (Hirt and Nicholas, 1981) is adopted. The predictive capability of theproposed analysis procedure is discussed with reference to a class of dam-break problems in whicha column of water in air collapses under its own weight. The predicted performance comparesfavourably with results of two-dimensional experiments of Martin and Moyce (1952), encouragingfurther test of the three-dimensional analysis code developed.