2019 Fiscal Year Research-status Report
Stress state in accretionary prisms from the real-scale numerical sand-box experiment
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18K03815
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
古市 幹人 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), グループリーダー (50415981)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 付加体 / DEM / HPC / 大規模計算 / 砂箱実験 / 沈み込み帯 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、海洋プレートの沈み込みに伴う陸側の付加体形成を模擬した粒状体のシミュレーションを実施するものである。具体的には、個別要素法（DEM）数値シミュレーションにより砂箱実験を再現し、応力鎖解析により、室内実験では解明が困難な“問い”である付加体内部の3次元の内部応力状態とその形成過程の解明に取り組んでいる。
当年度は海山を模擬する圧子をともなう砂層短縮実験を行い、海山の影響を調べた。計算結果が実砂箱実験で得られた、隆起やくぼみ地形の特徴をとらえていることを確認するとともに、実実験では得られない内部応力状態について解析を行った。その結果、圧子（海山）の沈み込みの縁部分で深さに対してSHmaxの方向が回転する事が確認できた。これは、コスタリカでの掘削抗における応力測定と整合的な結果である。また、圧子の直上に大きな変形を逃れるシャドーと呼ばれる領域が形成され、その高さが圧子の高さに依存しないことを見出した。またシャドーの高さが大枠でテーパー理論に従っていることが分かった。これは、圧子（海山）が押し退ける幾何学的な役割よりも、底面摩擦異常としての役割の方が付加体形成においては重要であることを示唆している。これらの結果は、付加体形成の理解において、広域的な応力状態を推測するのに、また海山が沈み込み帯の深部に持ち込む物質、つまりサブダクションチャネルの形成プロセスの解明に貢献する成果である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
該当年度は、海山沈み込みに対する付加体応力の知見を、圧子を伴う数値砂箱実験において得る子が出来た。得られた成果は、大規模計算における技術的な取り組みを含めて、招待講演を含む国内外での学会発表を行っており、おおむね順調に研究が進んでいると考えている。
一方で、昨年度に推進方策として挙げた、アーチ状の応力を把握するための応力鎖の画像解析技術開発は、スパースモデルの組み立てに時間がかかっており、次年度も継続する積み残した技術課題となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、壁面に垂直な方向の短縮実験を実施してきたが、今後は周期境界条件をサポートして、斜め方向の沈み込みにも対応させる。また、実実験との直接比較を行うことで、数値計算の妥当性を検証する。また該当年度の成果として摩擦が幾何形状の最も大きな支配要因であることが明らかになったので、今後は粘着を考慮に入れてガウジ実験と整合的なDEMモデルを作成することに取り組む。また、応力鎖の画像解析技術についても引き続き実装を行う。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額がある理由としては、圧縮技術の変更によりデータサイズを下げることに成功したため、データ保持のためのシステム構築費用（主にハードディスクの購入）が見積もりより少なくなったことが大きい。ただし、次年度は論文発表にむけて検証実験を増やすことで解析するデータ数も増えるため、それに対応するハードディスクとマシンの購入に、本次年度使用額を使用する。
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