2003 Fiscal Year Annual Research Report
滑りの停止が正確に模擬できる断層モデルの開発と短周期地震動の生成過程の解明
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15560483
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
栗田 哲 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90195553)
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| Keywords | 断層モデル / 摩擦 / 地震動 / 滑りの停止 / 固着 / 有限要素法 |
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| Research Abstract |
本研究の目的は、従来のモデルでは模擬できない滑りの停止を正確に解析できる断層モデルの開発を行い,このモデルを用いた解析により滑りの停止も含め短周期地震動の生成に深く関わる要因について検討することである。
本年度は,断層の滑りの停止を正確に模擬できる断層モデルのFEM要素を提案し、その要素の精度の検証を行った。その実施内容を以下に述べる。
始めに,断層の固着と滑りの数値解析に関してレビューと問題点の整理を行った。その結果,断層の滑り解析の問題点は,1)固着時と滑り時では断層の運動方程式の自由度が異なる,2)滑りの停止時刻の解析精度の悪さに起因して見かけの短周期地震動の発生する,3)2方向滑り運動問題では滑りの停止の解析精度が悪い,の3点であることを明らかにした。次に,1)の問題点を解決するために,"固着とは,接している2点が等速運動をしている状態"であるという新しいアイディアを出し,それに基づいて固着と滑りの両状態を統一的に扱える運動方程式を導出し,その解析法を示した。2)の問題点に関しては,"滑りの停止は滑り速度と滑り加速度が同時に零となることである"という定義を与え,それに基づいてNewmarkの数値積分法を用いて,滑りの停止時刻を正確に求める方法を導き出した。本研究が提案した上記の解析法を滑り実験のシミュレーションにより妥当性の検証を行った。断層の滑り実験として岩石の滑り破壊実験が行われているが,この実験は滑りの停止の計測データが無い。そこで,固着から滑りの停止までの全ての過程を計測している滑り実験として免震建物の滑り支承の振動台実験に着目し,本手法でその実験のシミュレーションを行い,本手法が滑りの停止までの全過程を正確に再現していること確認した。また,摩擦力が滑り速度に依存するような複雑な摩擦運動も精度良く再現していることも確認した。
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