| Project/Area Number |
23K22607
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| Project/Area Number (Other) |
22H01336 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17040:Solid earth sciences-related
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
川方 裕則 立命館大学, 理工学部, 教授 (80346056)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
土井 一生 京都大学, 防災研究所, 准教授 (00572976)
河合 研志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (20432007)
吉光 奈奈 京都大学, 工学研究科, 助教 (20724735)
和田 浩史 立命館大学, 理工学部, 教授 (50456753)
平野 史朗 弘前大学, 理工学研究科, 助教 (60726199)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 強い不均質 / 地震波伝播 / 空隙 / 実験・計測 / 数値計算 / 弾性波 / 速度不均質 / 数値シミュレーション / 実験計測 |
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| Outline of Research at the Start |
地震、斜面災害、火山災害などの自然災害に関し、これら現象を引き起こす領域の状態の把握は本質的に重要な課題であり、地震に関してはその揺れの予測も減災の観点から重要である。この解決には、媒質に対する弾性波の伝播特性を知ることが重要な手掛かりの一つとなるが、斜面表層や火山下、表層地盤などに存在が期待される多孔質媒質のような強い不均質を含む媒質に対しては、実験的にも数値的にも詳しくは調べられていない。本研究では、強い不均質条件下で実験・計測および理論波形計算両者で得られる地震波形を比較し、強い不均質媒質の弾性波伝播特性を定量的に調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
不均質構造に対して敏感な「短波長の波に対する強い不均質を含む場合の弾性波動論を構築すること」を目指して研究を継続した。
弾性波計測試験においては、空隙を模した中空のカプセルを埋設させたセメントモルタル試料を作成し、弾性波透過試験を実施した。試行錯誤を経て３成分速度波形記録の取得手順について確立した。送信用振動子に与える電圧を100 Vオーダーまで高くし、印加信号の広帯域化を図ったが、カプセルを埋設させたセメントモルタル自身に含まれる小規模の空隙（気泡）の影響により、特にMHzオーダーの高周波数帯域において十分な強度の波形記録を得るに至らなかった。
また、鉱物不均質の強いもの、空隙を多く含むものなど、異なる不均質特性を持った３種類の異なる岩石を用いて、不均質媒質内を透過する１成分速度波形記録を取得し、差分法による波動伝播数値シミュレーションと比較した。
空隙を含む強い不均質媒質にも適用できる3次元の固体(＋液体)媒質に対する並列コード開発をおこなった。小さい系(80x80x50グリッド)で空隙と液体の散乱体のそれぞれの存在率を変化させて、波動場の予備的計算をおこなった。液体の散乱体の割合が増えるにつれて、全固体の場合から全液体の場合の波形に徐々に近づくことがわかった。また、液体と空隙散乱体の場合では、到達時刻の遅れ、最大振幅の減少に関して初動については同様の傾向を示すものの、波形全体には明瞭な違いが見られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
複数のタイプの岩石試料、セメントモルタルと中空カプセルを用いた模擬試料に対して、精密かつ稠密な弾性波計測が実施された。セメントモルタル試料においては、中空カプセルだけでなく、セメントモルタル自体の硬化の際に含まれてしまう気泡の影響が強く、信号強度が不十分となったが、模擬試料では3次元計測も実施できた。また、セメントモルタルの硬化の際に気泡を除去する方法についても検討を進めた。
数値計算については、3次元計算における並列化を2次元用コードの転用でおこなったため、メモリの無駄遣いの解消は求められるものの、3次元の固体(＋液体)媒質に対する並列コードが開発でき、小さい系での予備計算には成功した。
目的達成に向けて十分な進捗が見られるため、おおむね順調に進展していると評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
弾性波計測試験においては、気泡が十分に除去されたセメントモルタル試料内に中空カプセルを配置させた模擬試料を作成し、3成分弾性波計測を実施する。数値計算においては、スケールを上げて、弾性波計測試験で用いた模擬試料を計算機内で再現し、計測波形と計算波形の比較をおこなう。また、様々なP、S速度比の媒質での数値実験を実施し、統計的に散乱体比率と速度変化などの関係について調べ、計測波形と計算波形の比較結果の解釈を検討する。併せて、天然の岩石試料に対する弾性波計測も継続し、弱い不均質と強い不均質に対する弾性波の振る舞いに関する知見を得る。
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