2017 Fiscal Year Annual Research Report

A proposal of estimation method of incident wave to base rock considering effect of multidimensional wave propagation and nonlinearity of surface ground

Research Project

Project/Area Number	16K14303
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	山田正太郎名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (70346815)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	浅岡顕公益財団法人地震予知総合研究振興会, その他部局等, 副首席主任研究員 (50093175) 野田利弘名古屋大学, 減災連携研究センター, 教授 (80262872)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2018-03-31
Keywords	地震波 / 材料非線形性 / 多次元波動伝播 / 基盤
Outline of Annual Research Achievements	KiK-netの基盤内における観測記録は，大地震の震源モデルの推定に頻繁に用いられているが，表層地盤が非線形な応答を示した場合は，同観記録もその影響にさらされる．また，地盤が水平に堆積していることは稀で，地表も平らでないことが殆どであるため，多次元的な波動伝播の影響も受ける．それにもかかわらず，現状では，表層地盤の応答の影響を取り除くためには，一次元の線形理論に頼るほかない．そこで，本研究では，非線形問題を取り扱うことが可能な地盤解析コードを使用し，表層地盤の非線形挙動と多次元波動伝播の影響を加味して，基盤内の観測記録から震源より伝わる上昇波を推定する手法の構築を行った．これを成し遂げるために，粘性境界条件の新しい利用法を提案した．また，顕著な液状化が生じ，多次元的な波動伝播が生じ得る条件下において，提案手法を適用した解析コードが正しく機能することを実証した．同手法を実際問題に適用すべく，2008年岩手・宮城内陸地震における，荒砥沢ダムでの特徴的な強震記録が取り上げた．同観測記録は，ダム底部では，最大加速度が1024Galを示している．ダム基礎における国内の地震観測記録で1000Galを超える記録は現時点で他にない．ダム底部でこのような記録的な加速度が観測がなされた一方で，中段コア部とさらに上方の天端部において観測された最大加速度は，それぞれ535Galと525Galとなっている．これらの特徴を，提案手法を用いて数値計算によって再現するとともに，基盤上昇波の推定を試みた．その結果，同観測記録の特徴を再現することに成功した．また，推定されてた基盤上昇波は観測記録の約半分程度であった．東日本大震災以降，強震観測記録が得られる度に地震応答解析に求められる入射波は増大し続け，構造物の設計を困難にしている．本研究で示された研究成果はこのような状況に一石を投じる結果となっている．