2020 Fiscal Year Research-status Report
東京東部低地における液状化等による防潮施設の被害予測
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20K04682
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
竹山 智英 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (00452011)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 液状化 / ゼロメートル地帯 / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，東京東部低地の地震応答・液状化シミュレーションを行い，防潮施設や治水施設に与える被害の程度を評価することを目的としている．そのシミュレーションを実施するためにボーリング調査結果等を利用して三次元地盤モデルを作成し，地震計測結果を用いてその精度を継続的に向上させることができる手法の構築を行う．ボーリング調査には主に標準貫入試験結果としてのN値が含まれる．N値からは強度や剛性に関係するパラメータを推定することができるが，その地盤が経験してきた応力履歴を表すパラメータである先行上載圧（過去その地盤が受けた最大の上載荷重）または過圧密比（現在の上載荷重に対する先行上載圧の比）はN値とは相関性がないため推定することができない．したがって，本研究では，過圧密比を過去の地震計測結果とシミュレーションを基に機械学習によって推定することを考えている．ニューラルネットワークを用いた機械学習を行う上で，入力として地盤の過圧密比の深度分布と相関のある量を与える必要がある．令和2年度は，過圧密比の深度分布を様々に変えた仮想的な地盤に対して地震応答解析を実施し，地表面加速度と過圧密比の深度分布との間に相関があることを確認し，基盤への入力加速度および地表面加速度の時刻歴を入力とし，過圧密比の深度分布を出力とするニューラルネットワークを多数の地震応答解析結果を教師データとして，学習させることにより，精度よく過圧密比の深度分布推定を行うことができることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和２年度の研究実施計画については，実際に観測された基盤加速度，地表面加速度等からの過圧密比の推定が行えていないが，ほぼ達成している．
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| Strategy for Future Research Activity |
広域の地震応答解析を行うために解析コードの並列化を行う．本研究では，GPU(Graphic processing units)を用いた並列化をする．すでに一部GPU並列化は済んでおり，160万自由度の計算に対してCPUだけを用いた計算よりも約5倍速くなることを確認している．令和３年度は，さらに大きな問題を扱うために，複数のグラフィックボードが必要であり，マルチGPUによる並列計算が可能となるようにコードの並列化を行う．また前年度構築した三次元地盤モデルおよび開発するGPU並列化されたプログラムを用いて地震応答解析を行い，計測結果，調査結果とシミュレーション結果を比較することにより，構築した三次元地盤モデルの妥当性を検証する．令和４年度は，東京東部低地を対象として内閣府によって公表されている首都直下地震の地震波を入力とした地震応答計算，その後の圧密沈下計算を行い，液状化の有無，地震時の地盤内部の変形や地震後に生ずる沈下量から東京臨海部に設置された防潮施設の被災の可能性を補油化し，現在進められている防潮施設の耐震対策の有効性について検討する．
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| Causes of Carryover |
地震応答解析コードのマルチGPU並列化は，令和3年度に行う計画であり，計画が前倒しできた場合を想定して令和2年度に，NVIDIA社製グラフィックボードQuadoro GV100の費用として計上してたが，計画の前倒しができなかったためである．令和３年度の早い時期に当該の備品を購入する予定である．
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