2013 Fiscal Year Research-status Report
媒質境界と相互作用する地震の動的破壊機構の解明：複雑形状XBIEMの実現
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25400441
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
亀 伸樹 東京大学, 地震研究所, 准教授 (90304724)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 境界積分方程式法 / 地震発生物理学 / 動的破壊 / 断層 / 媒質境界 |
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| Research Abstract |
【不均質媒質中の動的破壊解析法の開発】不均質媒質境界が動的破壊へ及ぼす効果を調べる理論解析を開始した。一番単純な面外変形（モードIII型亀裂）を対象とし、解析に必要となる計算コードを開発にあたり、申請者の研究グループが導出したXBIEM応力核関数の解析表現式を利用した。
【破壊経路を選択可能な計算コード作成】弾性定数コントラストを持つ半無限の均質媒質同士が平面的に隣合う媒質（均質二層媒質）境界における動的破壊進展のモデルを考える。対称性の観点から、ここでは、媒質境界に直交する既存主断層面上で動的破壊が始まり、媒質境界に進展する状況を考えた。媒質境界を潜在副断層面とみなし、両方で破壊を許す動的破壊進展シミュレーションを行った。
【媒質不均質性が支配的な地震破壊過程の抽出】破壊に影響を及ぼすことが期待される（１）媒質Ｓ波速度のコントラストηと（２）断層強度比ζの２つをパラメターとして選び、（η、ζ）のパラメタ平面における網羅的なパラメタスタディーを行った。従来の研究では、S波速度比ηの破壊への効果は未知である。 主断層上において破壊進展を開始させ、媒質境界の副断層上の破壊の有無とそれによる主断層上の動的破壊のパターンに注目した。シミュレーションの結果、 媒質のS波速度コントラストに起因する動的破壊パターンの変化を明瞭に抽出できた。ηとζが共に大きい場合には、（Ａ）副断層上の破壊（媒質境界の剥がれ）が始まり、これにより主断層上の破壊が停止する。反対の場合には （Ｂ）副断層上の破壊は励起されず、主断層上でのみ破壊進展する。両者はパラメタ平面上で直線的に分離された。
【媒質境界破壊の動力学機構】η=0、 ∞の極限として自由端・固定端の場合を含めて物理的力学機構を考察したところ、境界での透過・反射波の作り出す応力集中の観点から自然に説明できる現象であることがわかった。
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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
・モードIII型の破壊問題に対して、不均質媒質中の動的破壊解析の基本コードを作成することができた。
・互いに直交する断層面上に限定されてはいるが、非平面形状の動的破壊相互作用を調べることができた。
・媒質コントラストそのものの動的破壊に及ぼす効果を定量的に抽出することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
・次のステップとして、面内変形問題（モードIとモードIIの破壊）に対して、応力核関数の解析表現式の導出を行う。
・導出した応力核関数を用いて、媒質境界と相互作用する動的破壊のシミュレーションコードの作成を行う。
・面内変形問題においては、断層面上の剪断応力への法線応力依存性が重要になる。剪断応力・法線応力カップリングの及ぼす影響を抽出する破壊シミュレーション設計・パラメタ選択を検討する必要がある。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
面内変形問題計算コード開発用に、次世代高性能CPU搭載計算機の購入を検討していた。この次世代CPUの発売の遅れに伴い、購入を延期した。
発売の後、購入する予定である。
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