2021 Fiscal Year Annual Research Report
Effect of pore pressure change in brittle-ductile transition to earthquake cycles
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19K04038
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
野田 博之 京都大学, 防災研究所, 准教授 (50619640)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 動的地震サイクルシミュレーション / 多孔質弾性論 / スペクトル境界積分法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動的地震サイクルシミュレーションに断層における間隙水圧変化を実装するため、数値計算手法の高度化に注力した。従来のスペクトル境界積分法（SBIEM）を用いた動的地震サイクルシミュレーションでは、フーリエ基底を用いることによる人為的な周期境界の影響が生じてしまっていた。この影響を抑えるため計算領域を断層サイズの数倍大きくとる必要があり、数値計算資源を圧迫していた。動的地震サイクルシミュレーションにおけるこの周期境界の影響を取り除くことに成功した。この手法では計算領域は断層サイズの２倍に設定すれば十分であり、数値計算資源の節約にもつながる。本成果は国際誌に出版された。さらに、断層運動とその後の浸透流による間隙水圧変化を動的地震サイクルシミュレーションに組み込むことに成功した。SBIEMでは動的破壊の計算の際の滑り速度履歴とグリーン関数の時間畳み込み積分に必要な計算が最も負荷が高い。多孔質弾性論の計算の為に追加の時間畳み込み積分を行うと、扱える問題サイズに影響が出てしまう。これを回避するために、複数のメモリー変数を定義し、畳み込み積分の項をこれらの常微分方程式を用いて近似的に表現する手法を開発した。これにより、弾性体から多孔質弾性体への拡張を、無視できる数値計算コストの増加で実現した。本成果は学会発表を行い、現在国際誌へ投稿中である。
本計画の目標であった脆性・塑性遷移における断層構成則の実験的な制約と数値計算への実装に関しては、現在までに到達できていない。初年度に必要性が判明し２年目に調達した、垂直応力制御機構の制御部の整備に時間がかかってしまい実験計画が遅れたことが原因である。しかし、昨年度に提唱（今年度に学会発表）した脆性・塑性遷移領域における断層構成則の微物理的モデルと今年度に達成した数値計算手法の整備を合わせ、遅れはあるが目標に向けて進展があったといえる。
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