専門教育(自然災害工学)

自然災害学

地球資源環境学科の自然災害工学系科目の1つとして,地球上における自然災害の実態や取り組みを知ることを目的とします。これには地球科学などの 自然科学だけでなく社会科学などをも含めた見方が必要となります。

日本と世界における自然災害の実態をこれまでに学んだ地球科学の基礎と関連させながら理解すること, またそれらを軽減するための各種の研究・取り組みの概要を理解することを目標とします。
なお,この科目は,地球資源環境学科の「学習・教育到達目標」B-3(自然災害と土質・岩盤工学,地下水挙動等に関する専門知識とその応用)に対応します.

地震災害・津波災害・斜面災害・火山災害を中心に自然災害の実態と機構を地表で起こっている種々の地質プロセスとの関係で理解するとともに, 災害軽減への道を社会的背景をも考慮してさぐります。後者にはハードとソフトの両面からのアプローチが必要です。 これらの基礎として,地球表層を構成する岩石・岩盤・土の物理的・力学的諸性質とその時間的変化, さらには活構造・火山体といった災害に直接関係する対象と営力についても理解を深めていきます。

  1. 講義概要の説明,自然災害と地球科学
  2. 地震発生機構
  3. 地震波
  4. 地震動
  5. 地震災害
  6. 地震予測
  7. 津波災害
  8. 火山災害
  9. 様々な斜面変動(slope movements)
  10. 斜面地質構造と力学的にみた斜面安定性
  11. 地すべり・斜面崩壊・落石の事例
  12. 斜面変動の計測
  13. 地すべり発生予測
  14. 自然災害軽減に向けたハードとソフト
  15. ハザードマップ
  16. 期末試験
火山災害学

火山の地形・構造・分布・噴出物・物理現象・噴火現象・災害について実例を学び,噴火のメカニズムについて理解を深める。自然現象としての火山噴火と, それが人間社会に及ぼす災害の問題,および火山から人間が受ける恩恵について学ぶ。

火山についての基礎的知識の習得と,噴火の地球環境への影響や地域的災害,および火山の恩恵などの人間社会との関わりについて修得する。 なお,この講義は、地球資源環境学科の学習・教育到達目標B-3(自然災害と土質・岩盤工学,地下水挙動等に関する専門知識とその応用), D(地域社会に貢献するための基礎的能力)に対応する。

  1. Introduction
  2. 火山の地形と分布
  3. 火山噴出物:溶岩(ハワイの溶岩流VTR)
  4. 火山噴出物:溶岩(高粘性溶岩,溶岩ドーム,自破砕溶岩)
  5. 火山噴出物:火山砕屑物(粒径による分類)
  6. 火山噴出物:火山砕屑物(降下火砕堆積物,火砕流堆積物)
  7. 火砕流(ピナツボVTR)
  8. 噴火様式:爆発のメカニズム
  9. 火山構造:カルデラ(1)
  10. 火山構造:カルデラ(2)
  11. 火山災害:断裂(有珠)
  12. 火山災害:山体崩壊・溶岩流(セントヘレンズ,ヘイマエイVTR)
  13. 火山災害:山体崩壊(セントヘレンズ)
  14. 火山災害:ラハール,異常気象
  15. 火山の恵み:温泉と地熱,土壌
  16. 期末試験

岩盤力学

資源・土木系,あるいは地球物理学や地質学系の諸分野で必要な岩石・岩盤の力学的挙動や破壊の力学的取り扱い方の基礎を理解することを目的とします.

2次元の応力・歪みの表現,モールクーロンの破壊基準,レオロジー物体の1次元問題,弾性基礎方程式などの修得を目標とします. この科目は,地球資源環境学科のカリキュラムの流れとして自然災害工学実験などにつながります. したがって,同学科の「学習・教育到達目標」B-3(自然災害と土質・岩盤工学,地下水挙動等に関する専門知識とその応用)に対応します.

資源・土木系,あるいは地球物理学や地質学系の諸分野では岩盤の力学的変形や挙動の定量的に把握して評価することが頻繁に行われます。 こうした分野では,岩石そのものの力学的性質だけでなく,キレツを含んだ岩盤の変形を様々な状態下においてとらえることが重要です。
しかしながら,岩盤の取扱いは難しいので,講義の前半では岩盤の構成要素である岩石を連続体とみなしたときの力学的変形および破壊に関する基礎を解説します。 後半では,岩盤の不連続性,不均質性,異方性などを有する岩盤の力学特性,およびその測定やモデル化,安定性について解説します。

  1. 講義内容の説明,ならびに岩石・岩盤の構成
  2. 岩石・岩盤の力学的性質とレオロジー・モデル
  3. 2次元での応力の取り扱いとモール円
  4. 物質の破壊と破壊基準
  5. 応力-ひずみの関係表現
  6. 3次元での応力の釣り合い方程式
  7. 弾性基礎方程式
  8. 岩盤の調査と岩盤のモデル化
  9. 原位置岩盤試験の方法
  10. 力学的解析手法(1)
  11. 力学的解析手法(2)
  12. 様々な岩盤と岩盤分類の方法,評点法の概要
  13. 岩盤力学の適用-その1 基礎岩盤,斜面
  14. 岩盤力学の適用-その2 トンネル,地下空洞,ダム及び原子力発電所の基礎岩盤
  15. 期末試験
  16. 試験結果に基づく復習
水文地質学

地下水に関わる地質・力学・化学などの知識の教授を通して、地下水の基本的なイメージを正しく理解することを主要な目的とします。あわせて、 地下水に関わる工学的諸問題に対する理解を深めることを第二の目的とします。

(1)水循環の一過程としての地下水の位置づけを理解する。
(2)地下水に関する基本用語および概念を理解する。
(3)地下水の形態や流動を規定する地質構造の基本パターンを理解し、地下水流動のイメージを正しく理解する。
(4)地下水理を支配する物理法則、基礎方程式を理解し、その解析法の概要を理解する。
(5)地下水の水質に関して、その基本事項を理解する。

地表,地下を流動する水に関する問題は,水資源,地下水汚染,洪水などの水に直接関係したテーマだけでなく,地盤沈下,斜面災害,地震災害等とも関連があります。 これらの問題を扱う上で不可欠な地下水に関する基礎知識,すなわち,水循環の一過程としての地下水,地下水の形態や流動を規定する地質, 地下水理を支配する物理法則とその解析法,地下水の水質などについて講義を行います。

  1. 講義内容の説明
  2. 地下水と人間生活との関わり
  3. 自然界の水循環
  4. 河川と地下水
  5. 地下水の存在形態(1)
  6. 地下水の存在形態(2)
  7. 地下水流動の基本法則
  8. 水理ポテンシャルと流線網
  9. 地下水流動シミュレーション
  10. 地下水流動方程式の発展と応用
  11. 水理試験法
  12. 地下水の水質
  13. 地下水汚染問題
  14. 地下水関連問題への応用その1
  15. 地下水関連問題への応用その2
  16. 期末試験
土質力学

土質力学における基本的な考え方を養います。

土質力学における基本的考え方を修得すること。
学習・教育到達目標のB-3(自然災害,土質・岩盤工学,地下水挙動等の知識とその応用),D(地域社会に貢献するための基礎的能力), E(地質学・地球科学に関する広い知識と考え方を総合して,社会の諸要求を解決していくための企画・立案能力), G-2(与えられた制約条件の下で計画的に作業・研究を進め,まとめること)に対応します。

地盤工学において最も重要な基礎科目の一つである土質力学を体系的な形あるいは論理的な姿により理解できるようにわかりやすく講義します。

  1. ガイダンス
  2. 土の物理的性質1(土粒子密度・含水比など)
  3. 土の物理的性質2(湿潤密度・間隙比・飽和度など)
  4. 土の分類1(粒度組成)
  5. 土の分類2(コンシステンシー)
  6. 土中の水の流れ(ダルシーの法則)
  7. 締固めた土の性質
  8. 全応力・有効応力・間隙水圧の定義と工学的意義
  9. 異なる地盤に対する全応力・有効応力・間隙水圧の評価
  10. 圧縮と圧密(圧密理論と定数の定義)
  11. 圧縮と圧密(圧密沈下量と圧密時間の評価方法)
  12. モールの応力円
  13. 土のせん断特性(一軸圧縮試験の定義と工学的意義)
  14. 土のせん断特性(せん断試験の種類と強度定数)
  15. 土圧
  16. 期末試験
防災工学

防災工学における基本的な考え方を養います。

防災工学における基本的考え方を習得すること。学習・教育到達目標のB-3(自然災害,土質・岩盤工学,地下水挙動等の知識とその応用), D(地域社会に貢献するための基礎的能力),E(地質学・地球科学に関する広い知識と考え方を総合して,社会の諸要求を解決していくための企画・立案能力)に対応します。

日本は,周囲が海によって囲まれ,急峻な山地と平野部では軟弱な地盤が多く分布しています。地震や台風などによって、自然災害が頻発しています。 本講義では,種々の災害対策に対する基本的な考え方と説明します。

  1. ガイダンス
  2. 世界範囲の自然災害現状
  3. 日本の自然災害史と防災工学の発展
  4. 防災工学における物理的モデルの構築法
  5. 地球科学から防災へのアプローチ
  6. 気象災害(風水害)と対策法
  7. 地震災害と地震防災工学
  8. 地盤の液状化現象の発生メカニズムとその防止対策工法
  9. 火山災害と火山防災
  10. 地域防災計画(消防、防災)
  11. 津波発生メカニズムとその対策
  12. 土砂災害の概要と斜面災害発生メカニズム
  13. 斜面災害の防止対策工法
  14. ハード対策とソフト対策
  15. ハザードとの共生・災害文化
  16. 期末試験
自然災害工学実験

土と岩石の物理的・力学的性質を基本的な室内試験を通して理解することを目的とします。

実験の目的と利用方法,用語の定義,実験方法の位置づけの理解とその実験方法と結果の整理及び利用方法を習得すること。 学習・教育到達目標のB-3(自然災害,土質・岩盤工学,地下水挙動等の知識とその応用),D(地域社会に貢献するための基礎的能力)に対応します。

土の基本的な室内試験方法とその結果の整理を目的と利用方法,実験方法の位置づけなどに基づいてわかりやすく解説し,実際に実験とその結果の 整理および演習を行います。

土木,鉱山の分野で岩盤の強度,変形や挙動を評価するために,室内強度試験や現地調査,現位置試験が行われます。 これらの調査・試験法,予測評価法について理解することを目指します。
岩石実験試料の採取・整形,岩石の強度試験,岩盤分類などに加えて岩盤挙動の計算演習も行う予定です。

  1. ガイダンス
  2. シュミットロックハンマーによる岩盤反発度の測定 (小暮)
  3. ボーリングコアの岩盤区分と岩盤柱状図作成 (汪)
  4. 岩石の透気試験 (増本)
  5. 泥岩のスレーキング試験 (増本)
  6. 岩石試料の採取と一軸圧縮試験試料作成 (小暮)
  7. 岩石の超音波速度測定と弾性係数の算出 (小暮)
  8. 砂の最大密度・最小密度測定試験 (志比)
  9. 土の液性限界・塑性限界試験 (志比)
  10. 土の圧密試験 (汪)
  11. 土の一面せん断試験 (汪)
  12. 突固めによる土の締固め (志比)
  13. 土の一軸圧縮試験 (志比)
  14. 土の三軸圧縮試験 (汪)
  15. 自然災害工学実験のまとめ
自然災害工学演習

この科目は,地球資源環境学科における自然災害工学系科目にかかわった具体的な演習問題を経験することによって,専門分野の理解を高めることを目的としたものである.

この科目は地球資源環境学科の「学習・教育到達目標」B-3(自然災害工学系専門分野の理解)に対応し, 地球資源環境学科の自然災害工学系科目の応用力が高まることを達成目標とします.

  1. 強度安全率・モーメント安全率(志比)
  2. 無限斜面の安定(志比)
  3. 有限斜面の安定(志比)
  4. 分割法1(志比))
  5. 分割法2(志比)
  6. 地すべり発生・運動予測1(汪)
  7. 地すべり発生・運動予測2(汪)
  8. 地すべり発生・運動予測3(汪)
  9. 標準圧密・三軸圧縮試験データの整理(汪)
  10. 空中写真実体視による地形判読1(小暮)
  11. 空中写真実体視による地形判読2(小暮)
  12. 空中写真実体視による地形判読3(小暮)
  13. ボアホールテレビデータの解析(増本)
  14. 揚水試験データの解析(増本))
  15. 地下水流動解析の基礎演習(増本)
自然災害工学セミナーI・II

自然災害工学に関連する学問的な内容を集団で議論したり,人前でプレゼンテーションをしたりする感覚を身につけることを目的としています。

自然災害工学関係の文献を自主的に読み,理解し,内容をまとめて発表できるようになることを目標とします.したがって,この科目の修得は 地球資源環境学科の「学習・教育到達目標」(F)(コミュニケーション能力),(G)(自主的・計画的な学習とそれに基づく作業・研究を行う能力)の達成に不可欠です。

自然災害工学関係にウェイトをおき,内外の文献を読み,それぞれの学生に議論・発表してもらいます。当然ながら,そこには斜面災害,地震災害, 火山災害等の自然災害の評価が入ってきます。これらを含め,この分野での研究の現状把握とともに,一般的な研究の進め方,まとめ方,論文の書き方, 図表の表現の仕方,発表の仕方等を理解します。


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