2019 Fiscal Year Research-status Report
Fundamental research on quantitative seismic emisson tomography
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18K05012
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
三ヶ田 均 京都大学, 工学研究科, 教授 (10239197)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武川 順一 京都大学, 工学研究科, 助教 (70463304)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 受動的地震探査 / 流体運動 / 固液連成問題 / Seismic Emission / 格子ボルツマン法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
未だ学術的に試行されたことのない，格子ボルツマン法による流体運動と周辺地盤・岩盤内に発生する地震動のシミュレーションを行う固液連成問題について，ソフトウェアの間初を継続した。流体通路壁面の垂直及び接戦応力の時間変化の推定が可能となったことから，現在成果発表のための論文を作成中である。微動であっても地震波であることからその発生場所を同定できること，その地震動の発生が液体流動を原因とすることが確認できていたが，さらに数値計算を継続した結果，振動の周波数が過去想定されていた極低周波とは限らないことを推察することができた。過去の論文調査により，地熱地帯で蒸気生産に伴う極低周波とは言えない10Hz弱の微動が観測された例があせたばかりであった。（Woith, et al., 2014）。これまで石油生産に伴う微動の例では，1から2Hzよりも低いという報告もみられている。粘性や流体速度といった点で，地熱生産井と石油生産井では異なる流体の運動が発生していることが推察され，振動計測により流体や流体運動そのものを推察できるとする仮説「地震波発生強度と地下を流動する流体流量や流速，粘性などの定量的な物理量や，透水係数や孔隙率など地下を構成する物質の状態を結びつける」を裏付ける結果になることも確認した。すなわち，振動の周波数を決定する要因は，振動の基となる物理現象にあることを確認した。この事実は，観測された波形が，地下を流れる流体の運動を支配するパラメーターを直接反映している可能性を強く示唆している。
参考文献：Woith, H., et al., 2014. Journal of Applied Geophysics, 106, 128-138.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度に推察した格子ボルツマン法適用時の問題，すなわち計算安定性の確保のため音波速度を実際の流体中の音波速度とは異なる非現実的な音波速度値を用いざるを得ない，という問題が，想定以上に早く解決したことから，研究の遂行を予想より早く進めることができている。例えば，気泡の混入による，流体の見かけの粘性上昇や，流体の振動に寄与する流路の幾何学的な形状の効果，そしてこうした流路の集合に関する統計的な取り扱いなどについて，数値計算を進めることが可能となった。今年度は，地震動に至る前段階となる流体計算について多くの時間を費やす結果となったが，知見を各種の流体計算にフィードバックすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度まで進めてきた流体計算を，いよいよ固液連成問題として，当初の目的であった地震動計算として完成させることを目的とする。課題として，固液連成境界における応力のおよび変位の連続性をどう担保するかという問題がある。この問題に関しては，理論値と計算値の差異を最小化するという観点からアプローチを試みる。石油井における本件の適用性については，可能であるとする側と，不可能であるとする側に分かれた百家争鳴状態にある。シミュレーション技術という見地から，この議論の出口を見出すことを終着点としたい。
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