40．国道 N 号 S 町 K 海岸における高波にによる車両滑動の再現現実験 Hydrauulic Model Teests on Vehiclee Sliding by H High Waves on Route 229 at Kaitorima Cooast 門門司嵩史(Taakashi Monji)) 0, two vehiclees were damaged by wave overtopping on Route N at a K Coast inn ABSTRACT T : On Januarry 31 in 1980 Hokkaido. Thhe outline of the t damage was w shown by the interview and researchees on newspappers. Hydraulic model testss were perform med on the sccale of 1/40 in i two dimen sional wave channel. c Baseed on the testt results, wave forces on a vehicle were formulated annd its applicab bility was connfirmed by thee sliding tests. がきまえが面上昇や低気近年の海面気圧の大型化化に伴い，北海海道内の海岸道路路における越越波被害は増増加している．．越波が車両に及及ぼす影響ととしては，越越波飛沫によるる視界不良等の間接被害や，越波水とのの接触による車車両滑動やフロントガラスのの破損といった直接被害がが挙げられる．本本研究は，ここのうち車両両の直接被害にに着目し，写真--1 に示す越波波による 2 台の車両滑動事台事故事例をもとに，当時の越越波状況を水水理模型実験ににより再現し，その越波特性性および車両両滑動特性を明明らかにするとともに，これれらを定量的的に評価するこことを目的としている． 2. 車両滑動事故の概要要 1980 年 1 月 31 日，北北海道の S 町 K 海岸(図-1 )において，高波波による越波波により，下下校中のスクーールバスおよび救救助に駆け付付けた救急車車が滑動・転倒倒する事故が発生生した．各車車両の運転手手らは，高波浪浪による越波の危危険性を感じじ車両を停車車させていた際際に被災したと証証言しているる．この事故故により，中学学生 4 名および救救急隊員 1 名が軽傷を負名った．当該事事故 H1/3 発生時の海象象状況は，潮潮位 h = 1.00 m，有義波高 m 1. 写真真-1 越波ににより滑動しした車両図-1 滑動動事故の発生地地点で常 = 7..00 m および有義波周期 T 1/3 = 12.0 s であり，非常に厳厳しい海象条条件であった．．また，事故発発生現場は，消波波ブロックのの切れ目にあたたる護岸直背背後の道路でであっった． 3. 実験方法 2 次元造波水路(長さ 24.0 m，高さ 1.0 m，幅 0.6 m)) 内にに現地の海底底地形および護護岸模型を縮縮尺 1/40 で再再現しした．護岸模模型は，当該事事故時の護岸岸断面をもとに図図-2 に示す消消波ブロックの有り・無ししの 2 種類とし，潮位を表中中に示す h = 1 .00 および 0.75 m を採用用したた．また，波波浪条件は，不不規則波を 150 1 波 1 波群群としし，有義波周周期を事故発生生時の T1/3 = 12.0 s，換算算沖波波波高 Ho’を 3.00，4.00， 5.00，6.00 およびお 7.00 m としした．実験は，事故実故発生時の車両両に対する越越波および滑滑動状状況を把握すするため，護岸岸模型の山側側車線中央部部に波波高計およびび流速計を設設置し，最大大越波水脈厚厚 ηmaxx および最大越波流速 vma た．また，波波 max を計測した圧計計を車両模型型側面の波向きき直角方向おおよび底面にに各 2 つずつ設置置し，最大波作作用時におけける水平波力力 PH および鉛直波お波力 PV の計測測を行った．さらに，現現地被被災時のスクールバス(質質量 10 t)を模模型縮尺 1/400 で再再現した車両両模型を用いてて滑動距離 L の計測を行行ったた． 4. 越波特性図-3 図に，2 潮位および潮 2断断面条件に対対する，換算算沖波波波高 Ho’と最大越波水脈脈厚 ηmax の関関係を示す． ηmaxx は，潮位およよび断面に関関わらず Ho’のの増大に伴いい増加加しているこことがわかる．．また，事故故発生当時はは消波波無し断面でで，潮位 h = 11.00 m，Ho’ = 7.00 m の作作用ににより，ηmax = 2.70m と推推定され，車車両高さ(スクールルバス)相当のの越波水脈がが作用していいたことがわわかるる．図-2 2 実験模型の断面形状図-4 に水脈厚計測時と同一条件下での換算沖波波高 Ho’と最大越波流速 vmax の関係を示す．vmax も， ηmax と同様に潮位および断面に関わらず Ho’の増大に伴い増加しており，事故発生時における vmax = 6.20 m/s であった． 5. 波力特性図-5 に最大水脈厚 ηmax と水平波力 PH の関係を示す．ここで，鉛直波力 PV は，全波浪条件において生じなかったため車両の波力特性は水平波力のみで評価する．同図中に車両模型に設置した波圧計により推定した波力分布図および波力推定式を示す．波力分布は全実験ケースにおいて三角形分布となり，底面における波圧係数 1.20 を用いることにより推定を可能となる．また，式中に示す S は車両底面と路面間のクリアランスを示し，本実験においては，バス車両における標準的な S = 0.24 m を採用している．以上より，点線で示した水平波力の推定値は，越波水脈厚からクリアランス S を除いた値の 2 乗に比例し，実験値を概ね良好な精度で再現していることがわかる．また，水平波力推定式の検証のため，推定した PH を用いて静止車両の必要安定質量を算出し，実験値と推定値の妥当性を確認している． 6. 車両滑動特性図-6 に最大越波流速 vmax と車両滑動距離 L の関係を示す．ここで，消波ブロック有りの潮位 h = 0.75 m においては，車両の滑動が生じなかったため，プロットが欠損している．また，同図中に車両滑動距離 L の推定式の導出方法を示す．L の推定には，運動エネルギー保存則を用いている．式中の μ は摩擦係数(μ = 0.5)，A は流体の受圧面積を示す．また，t は流体の作用時間を示しており，本実験においては，動画解析より t = 0.25 s を採用した．点線で示した推定値(t = 0.25 s)は，越波流速の 3 乗に比例し，実験値を概ね良好な精度で再現している. さらに，同図中に示すように，t = 0.35 および 0.15 s とすると L の推定値が大きく変化していることがわかる．また，L = 0.30 m を許容滑動量とした場合，vmax = 2.0 m/s が限界流速となることから，消波無し断面の潮位 h = 1.00 m では Ho’ = 3.00 m，h = 0.75 m では Ho’ = 4.00 m および消波有り断面の h = 1.00 m では Ho’ = 4.00 m が車両滑動における限界波高となる． 7. まとめ本研究で得られた結論は以下の通りである． (1) 事故当時の関係者へのヒアリング調査および新聞記事から，事故の概要を明らかにした． (2) 現地の越波状況の再現実験により得られた越波水脈厚から波力の推定を行った．さらに，越波流速を用いて車両滑動距離の推定式を提案した． (3) 当該事故の発生箇所に対して，車両の通行規制を講じる際の基準となる波高を示した． 40.0 3.00 1CH ( ηmax - S ) ： h = 1.00 (m) 水平波力 PH (kN/m) 最大越波水脈厚 ηmax (m) ― 消波ブロック無しー： h = 0.75 (m) 2.00 ― 消波ブロック有りー： h = 1.00 (m) ： h = 0.75 (m) 1.00 2CH 3 S 1.20 ρg( ηmax - S ) 20.0 PH= 0.60 ρg (ηmax – S )2 ― 消波ブロック無しー： h = 1.00 (m) ： h = 0.75 (m) 10.0 ― 消波ブロック有りー： h = 1.00 (m) ： h = 0.75 (m) 0.0 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 換算沖波波高 Ho' (m) 図-3 7.00 8.00 最大越波水脈厚 0.00 0.50 図-5 最大越波水脈厚における水平波力 12.00 8.00 ― 消波ブロック無しー： h = 0.75 (m) ― 消波ブロック有りー： h = 1.00 (m) 4.00 ： h = 0.75 (m) 2.00 1.00 1.50 2.00 最大越波水脈厚 ηmax (m) ― 消波ブロック無しー： h = 1.00 (m) 10.00 ： h = 1.00 (m) 6.00 車両滑動距離 L (m) 最大越波流速 vmax (m/s) 30.0 ： h = 0.75 (m) ― 消波ブロック有りー： h = 1.00 (m) 8.00 ― 越波作用時間 t ― ： t = 0.35 (s) ： t = 0.25 (s) ： t = 0.15 (s) 6.00 2.50 3.00 1 mv = F ⋅ L 2 1 ( ρ ⋅ Avt )v = (μ ⋅ Mg ) ⋅ L 2 1 ρAtv = μMg ⋅ L 2 ρAt ∴L = v 2 μMg 2 2 3 3 4.00 2.00 0.00 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 換算沖波波高 Ho' (m) 図-4 最大越波流速 7.00 8.00 0.0 図-6 2.0 4.0 6.0 最大越波流速 vmax (m/s) 最大越波流速における車両滑動距離 8.0