一斉遠心実験・数値解析による社会基盤施設の地震時挙動予測手法の高精度化

• 研究課題/領域番号: 17H00846
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 自然災害科学・防災学
• 研究機関: 関西大学
• 研究代表者: 飛田 哲男 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (00346058)
• 研究分担者: 竹村 次朗 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (40179669) ; 渦岡 良介 京都大学, 防災研究所, 教授 (40333306) ; 岡村 未対 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (50251624) ; 上田 恭平 京都大学, 防災研究所, 助教 (60649490) ; 一井 康二 関西大学, 社会安全学部, 教授 (70371771)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 35,490千円 (直接経費: 27,300千円、間接経費: 8,190千円); 2019年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2018年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2017年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
• キーワード: 遠心模型実験 / 一斉試験 / 液状化 / 飽和砂地盤 / 地震 / 地盤災害 / 国際共同研究 / 自立式矢板護岸 / 相似則 / 社会基盤施設 / 耐震 / 一斉実験 / 模型実験 / 一斉遠心模型実験 / 一斉数値解析 / 数値解析

研究成果の概要

遠心実験と数値解析手法について，国内外の複数の研究機関が一斉に実験と解析を行うことで，両手法による災害予測精度を評価し，更なる精度向上を図ることを目的とした．実験及び解析対象は傾斜飽和砂地盤と自立式矢板護岸である．加振による応答加速度，過剰間隙水圧，地盤変形等について，地盤の相対密度と入力加速度レベルとの相関を調べた．相対密度と入力加速度レベルは，実験機関ごとに指定された値で実験を行った．国際的な11の実験機関が共同で一斉実験を行った結果，より広い範囲の相対密度と入力加速度レベルにおいて，機関ごとの地盤変形量等の実験結果が全体の傾向と調和的であることが確認でき，模型実験の妥当性が示された．

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の学術的意義は，液状化地盤に対する動的遠心模型実験の妥当性が，複数の国際的学術機関の連携により示されたことにある．実験結果は，インターネット上のデータベースに保存されており，誰でも閲覧できるため，将来，同様の実験または解析を行う際の指標として用いることができる．また，申請者らが提案するの拡張型相似則について，国際的かつ大規模な検証実験が行われ，その妥当性と適用限界を示すことができた．拡張型相似則は，大規模な実構造物を縮小模型で表現する際の理論的解決策を与える方法であり，今後増加すると見込まれる大規模構造物に対する遠心模型実験において利用される機会が増えるものと思われる．

研究成果

• [国際共同研究] University of California, Davis/Rensselaer Polytechnic Institute/George Washington University(米国)
• [国際共同研究] Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] 浙江大学(中国)
• [国際共同研究] 韓国科学技術院(韓国)
• [国際共同研究] IFSTTAR(フランス)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] University of California, Davis/Rensselaer Polytechnic Institute (RPI)(米国)
• [国際共同研究] Cambridge University(英国)
• [国際共同研究] IFSTTAR(フランス)
• [国際共同研究] Ziejiang University(中国)
• [国際共同研究] KAIST(韓国)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] University of California, Davis/Rensselaer Polytechnic Institute (RPI)(米国)
• [国際共同研究] Cambridge University(United Kingdom)
• [国際共同研究] IFSTTAR(France)
• [国際共同研究] Ziejiang University(China)
• [国際共同研究] National Central University(Taiwan)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] LEAP-GWU-2015 experiment specifications, results, and comparisons (2018)
  • 著者名/発表者名: Kutter, B. L., Carey, T. J., Hashimoto, T., Zeghal, M., Abdoun, T., Kokkali, P., Madabhushi, G., Haigh, S. K., d'Arezzo, F. B., Madabhushi, S., Hung, W.-Y., Lee, C.J., Cheng, H.-C., Iai, S., Tobita, T., Ashino, T., Ren J., Zhou, Y.G., Chen, Y.-M., Sun, Z.-B., Manzari, M., T.
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 113 ページ: 616-628
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2017.05.018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Liquefaction experiment and analysis projects (LEAP): Summary of observations from the planning phase (2018)
  • 著者名/発表者名: Manzari Majid T.、Ueda Kyohei、et al.
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 印刷中 ページ: 714-743
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2017.05.015
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stress-strain response of the LEAP-2015 centrifuge tests and numerical predictions (2018)
  • 著者名/発表者名: Zeghal Mourad、Ueda Kyohei、et al.
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 印刷中 ページ: 804-818
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2017.10.014
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Kyoto University LEAP-GWU-2015 tests and the importance of curving the ground surface in centrifuge modelling (2018)
  • 著者名/発表者名: Tobita, T., Ashino, T., Ren, J. and Iai, S.
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 113 ページ: 650-662
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2017.10.012
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] An Investigation about Seismic Behavior of Piled Raft Foundation for Oil Storage Tanks using Centrifuge Modelling (2018)
  • 著者名/発表者名: Sahraeian, S. M. S., Takemura, J., Seki, S.
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 104 ページ: 210-227
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2017.10.010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Numerical Predictions for Centrifuge Model Tests of a Liquefiable Sloping Ground Using a Strain Space Multiple Mechanism Model Based on the Finite Strain Theory (2018)
  • 著者名/発表者名: Ueda K. and Iai S.
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 113 ページ: 771-792
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2016.11.015
  • NAID: 120006522893
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Pre-shaking effects on volumetric strain and cyclic strength of sand and comparison to unsaturated soils (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamura, M., Nelson, F. and Watanabe, S.
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 印刷中 ページ: 307-316
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2018.04.046
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Cyclic threshold shear strain in pore water pressure generation in clay in situ samples (2018)
  • 著者名/発表者名: Koji Ichii and Takeko Mikami
  • 雑誌名: Soils and Foundations 巻: 58(3) 号: 3 ページ: 756-765
  • DOI: 10.1016/j.sandf.2018.01.005
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 地盤改良によるK値増大を考慮した岸壁構造物の動的遠心模型実験 (2018)
  • 著者名/発表者名: 森鼻 章治, 高橋 英紀, 森川 嘉之, 高野 大樹, 斎藤 智志, 鈴木 亮彦, 竹内 秀克, 一井 康二
  • 雑誌名: 土木学会論文集B3（海洋開発） 巻: 74(2)
  • NAID: 130007482529
  • 査読あり
• [学会発表] Centrifuge Tests at Kyoto University for LEAP Project (2018)
  • 著者名/発表者名: Vargas, R., Tobita, T., Ueda, K., and Yatsugi, H.
  • 学会等名: 第53回地盤工学研究発表会
• [学会発表] Centrifuge Tests at Kyoto University for LEAP Project, and a Probabilistic Approach to the Sensitivity of Lateral Spreading to Dr and PGA (2018)
  • 著者名/発表者名: Vargas, R., Tobita, T., and Ueda, K.
  • 学会等名: 第15回日本地震工学シンポジウム
• [学会発表] LEAP-UCD-2017 Centrifuge Test at Kyoto University (2017)
  • 著者名/発表者名: Tetsuo Tobita, Kyohei Ueda, Vargas Ruben and Hikaru Yatsugi
  • 学会等名: LEAP UCD 2017 Workshop
  • 国際学会
• [備考] LEAP Achievement
  • URL: https://wps.itc.kansai-u.ac.jp/tobita/2018/12/12/leap-achievement/
• [備考] LEAP
  • URL: http://wps.itc.kansai-u.ac.jp/tobita/2018/11/27/leap/
• [学会・シンポジウム開催] LEAP-ASIA 2019 Workshop (2019)