The Japan Society of Mechanical Engineers NII-Electronic Library Service The Japan Soclety of Mechanlcal Englneers 1218 土 中爆発問題 の SPH シ ミ ュ レ ー シ ョ ン SPH Simulations ofUnderground Explosion ○ 正 比 嘉吉 一 （ 沖 縄高専） Yoshikazu HIGA HirofUmiIYAMA Shigem ITOH E − mai1 ： 正 井 山裕 文 （熊本高専） 正 伊 東 繁 （沖縄高専） Dept ． Mech． Sys ． E η 9 ， Okinawa Nat． σo ’ L Tech． ， 905 ， Henoko ， ノ Vago ． 0 陀 4905 − 2192 Dept ． Mech． Intel ． Sys ． Engrg ． ， Kumamoto IVat ， ColL Tech ・ President ， OkinewaNat ． Co〃 ． Tech ． y ． higaaokinawa − ct ． ac ． jp 簾 ッ 防 7 ぬ ：UndergroundExplosion ， UnexplodedOrdnance ， SPH Simulations 1 緒言 先 の 大戦 にお い て 唯 一 の 地上戦が行 なわれた こ こ 沖縄 にお いて は ， 戦後 70 年を迎 えよ う と す る 現 在にお いて も， 約 2300 ト ンの 不発 弾 が埋 没 して い る と推測 さ れ てい る ω ． 平成 23 年度実績 （ 2 ） によ れ ば ， 公共 工 事 お よび 民間 工 事 にお いて 発見件数 887 件 ， 処理重量 38 ． 1 トン が処理 され て い るも の の ， この ペ ー ス で 処 理 を 行 な う と仮 定 して も ， 全 て の 不 発弾 処理に約 60 年も掛 かる こ と が 試算され る ，し た が っ て ， 一 日も早 い 不 発弾 の 安 全 化 処 理 が要請 され る県 内事情 に鑑 み， 1 ） 発見技術 の 向 上 ， 2 ） 処 理 技術 の 発展 が 大き な 課題 とな っ て い る ．そ の よ う な 中，現在行 な われ て い る不 発 弾 処理に 際 して の 問題 点 としては ， 経験則 に 基 づ い た i 難 区 域 の 設 定 により ， 当該 区 域 内の 活動 を制限 して い る こ とが挙 げ られる．また， こ れ ら不 発 弾 が 市  の よ うな 人 口密集地 で発 見 され た場合 には ， こ の 経験則 に 因 っ て 公共交通 機 関 な らび に各種経 済 活 動 が停 止し ， 甚大な経済的損失を被 る こ と とな る ．し た が っ て ，処理 壕 の 設 計施 工 を通 して ， こ れ ら経 済的損 失 の 低減 を図 る こ とは 大き な 課題 と な っ て い る ， こ れま で に 著者 らは ， 処理 技術 の 発展に寄与す べ く，計算機実験 による 結果 を ベ ー ス とした理 論 的難 区 域 の 設 定 を 行 な う 目的 から ， 汎 用有 限要 素 解 析 ソ フ トウ ェ ア を用 い た簡易土中爆発問題 シ ミ ュレ ー タ ー の 構築 を 行 な っ て い る （ 3 ） ． 本報 で は ，不発弾爆破 時 に生 ず る 一 次 破 な らび に 土砂 の 飛 散挙動 を可 視化 す る目的か ら ， SPH 法 に 基 づ く土 中爆 発 問題 の シ ミ ュ レ ー タ ー を作 成 す る ．っ い で ，作成 した シ ミ ュ レ ー タ ー一 ｝ L よ る解 析 例 とし て ，不発弾弾種なら びに 不発弾 の 土 中 埋 設位置 の  い が土 砂等 の 飛 散挙動 に 及 ぼ す影響 に つ い て 報 告 す る ． 2 数値 シミュ レ ー シ ョ ンモ デ ルの 構築 本研究では ， 汎用有限要素 解 析ソ フ トウ ェ アで ある HyperWorks − RADIOSS （ Altair ） を用 い て土中 爆 発 問題 の 数値 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル の 作成な らび に 解析 を 行 な う ， 解析 モ デ ル の 対象 と して は ，次 に 示す （ D 爆薬 （ 不 発弾） お よび （ 2 ） 土 で あ り，図 1 に 示 す よ うな寸 法 で置 した ． なお 図 中 の 単位 は ［ cm ］ で ある ．ここで ，解析 ソフ ト ウ ェ ア の 性な ら びに 問題 の 対称性 から ， 解析 は uz な ら びに Ix 平面対称性 を 有す る 114 領域 を 解析対象 と して 実 施 す る ．なお ，図中 の z ＝ 0 は空 気 と土 と の 境 界面 （地表 面 ） ， − 1400 ＜ z ＜ 0 に 土 を 置 し て い る．また ， 図中 の D ， 0 ． B ， ニ d は爆弾 の 埋設 深 さ （ Depth ofBuried ） で あ り， （ 0 ． 一 の を中 心 と す る 球体 と して 爆弾を モ デ ル 化 してい る ，ここで ， 解 析 の 性 上 ， 空気 （ AIR ） の  分 は 離 散 化 を行な っ て い な い ． また ， xy 平面に平行な 2 面 U ； − 1400 ， y ＝ 2000 お よび z 軸 まわ り の U ＞ 1000 の 面は ， 解 析粒 子 の 反 射 をともなわな い 無 反 射 境界 〔 4 ） の Shell 要 素 として 取 り 扱 うこととした． z OOON OO 肺 州 ユ000 〃 刑 ー … … … … 煽 弱 鬻 忍 … A ℃ 匹 、 溝 μ 瀞 、 崋 だ 諒 確 7 “ ヤ 蒲 ヒ タ “ 墨 ー ト 摩 震 0 Fig ． l Configuration of computational model fbr soil and TNT ， and SPH discretization ． 2． L TNT 爆薬 沖縄県で発 見 され る不 発弾 の 多く が TNT お よび Composition A と呼 ば れ る火 薬 が 用 い られ てい る ω ， 今回 の 数値 シ ミ ュ レ ー シ ョ ンで は TNT を想定 し ， JWL （ Jones − Wilkins − Lee） の  態方程式で モ デ ル 化を行なう こ ととした ， JWL  〔 No ． 13 − 3 〕 日 本機械学会第 26 回計算 力学 講 演会 CD − ROM 論 文集 〔 2013， 11． 2 〜 4 ・ 佐賀市〕 N 工工 一 Electronlc Llbrary