地震によって地表に出現する地震断層の変形構造の解明とその予測モデルの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450191
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 谷 和夫 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (50313466)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大波 正行 構造計画研究所, 解析技術本部, グループリーダー ; 金谷 守 電力中央研究所, 地盤耐震部, 上席研究員
• Keywords: (地表)地震断層 / 地震 / 断層変位 / 末固結被覆層(表層地盤)

Research Abstract

従来の耐震設計では、地震動による構造物破壊や液状化による地盤変動が問題とされてきた。しかし、1999年に発生したトルコのコジャエリ地震や台湾の集集地震では、地表地震断層による土木構造物の被害が問題となった。そこで、このような被害を低減するための方策を研究することとした。
今年度の成果は、活断層上の未固結被服層が断層変位を分散する性能を有することに注目した被害低減方策を考案したことである。未固結被服層が断層変位を分散する性能を人工的に高める方策として、表層地盤に剛体ブロックを配置する工法、粒径が大きい地盤材料に置換する工法、さらにマットまたは土嚢を利用する工法を具体的な工法として挙げた。
この発明は、「地盤改良工法」として特許出願(特願2001-316161)を行った。
さらに、上記の「地盤改良工法」のうちの1方策である粒径効果の利用に関して、砂地盤を未固結被服層に見立てた模型実験を実施して、その効果を検討した。模型実験は粒径が10倍程度異なる2種類の砂を用いて、縦ずれ断層(逆断層・鉛直断層・正断層)と横ずれ断層について合計12ケース実施した。その結果、未固結被服層の粒径を大きくすることが、断層変位を分散する効果に及ぼす影響が大きいことを明らかになった。変形帯の幅には影響が認められないが、せん断層がシャープに地表に現れることを防止する効果が大きく、地表面の最大傾斜ないしずれ変位を小さくすることが特徴的である。
また、縦ずれ断層のケースについては、ジョイント要素を利用したFEMを実施し、粒径の違いをせん断層をモデル化したジョイント要素の幅の違いに置き換えて数値解析的な検討を行った。その結果、粒径の高価に関して、模型実験と調和的な傾向を確認することができた。

Research Products

• [Publications] 渡邉 亮, 谷 和夫: "縦ずれ断層変位に伴って砂層に発達するせん断層の地表面到達位置に関する理論モデル"土と基礎、地盤工学会. Vol.50, No.5. (2002)
• [Publications] 小山良浩, 谷 和夫: "横ずれ断層実験で観察された砂地盤上に発達するせん断層の変形構造"第28回土木学会関東支部技術研究発表会、土木学会. 496-497 (2001)
• [Publications] 宮坂 淳, 大波正行, 谷 和夫: "逆断層による地表面変形に関する粒径効果のFEMによる検討"第29回土木学会関東支部技術研究発表会、土木学会. (2002)
• [Publications] 谷 和夫, 小山良浩: "横ずれの地表地震断層における未固結被服層のせん断層の構造分析と土木構造物に対する被害低減方策の提案"日本応用地質学会平成13年度研究発表会. 47-50 (2001)