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

2002 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 ; 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 / 未固結被覆層(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。
昨年度は、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。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。そして、この発明を「地盤改良工法」として特許(特願2001-316161)を出願した。
今年度の研究活動は以下の3点である。
(1)上記の「地盤改良工法」の中で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について、模型実験とジョイント要素を利用したFEMを実施した。その結果、一定の変形緩和効果が期待できるが、その性能は土木構造物が要求するレベルにはほど遠く、実現性が低いことが確認された。
(2)軽量地盤材料による変形吸収層、これを圧縮する曲げ剛性が大きい平滑化層、せん断帯の発達を阻害する分散化層などを組み合わせた地盤改良工法を新たに考案した。この工法は、変形緩和効果が高く、活断層を横断するトンネルなどの地中構造物にも適用可能である点が特長である。
(3)変形吸収層に発砲スチロール(EPS)を平滑化層に鉄板を用いて、縦ずれ断層および横ずれ断層の模型実験を実施した。そして、上記(2)の地盤改良工法の変形緩和効果が非常に高いことを確認した。また、平滑化層の曲げ剛性と縦ずれ断層の場合に平滑化層と基盤とを結合する部材(アンカー)が非常に重要なファクターであることも分かった。

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.9. 31-33 (2002)
• [Publications] 宮坂 淳, 大波正行, 谷 和夫: "基盤の縦ずれ断層運動による砂層表面の変形に及ぼす粒径の影響に関するFEM解析による検討"第47回地盤工学シンポジウム、地盤工学会. 193-200 (2002)
• [Publications] 東海林寛, 谷 和夫, 金谷 守: "EPSを利用した縦ずれ断層による地盤変形を緩和する地盤改良工法に関する模型実験"第38回地盤工学研究発表会、地盤工学会. (2003)
• [Publications] 谷 和夫: "岩盤の表面ないし内部に立地する構造物を地表地震断層から守るために地盤を改良する工法の提案"第32回岩盤力学に関するシンポジウム、土木学会. 101-106 (2003)
• [Publications] 河合貴行, 谷 和夫: "縦ずれ断層によって未固結被服層に発達するせん断帯が地表面に到達する位置の予測"土と基礎、地盤工学会(査読済み). (2003)