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定量的強震動予測のための応力降下量の深さ依存性を考慮したアスペリティモデルの提案

研究課題

研究課題/領域番号 19H02405
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分25030:防災工学関連
研究機関京都大学

研究代表者

川瀬 博  京都大学, 防災研究所, 寄附研究部門教員 (30311856)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2021年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード強震動 / 動的破壊シミュレーション / SMGA / 滑り速度関数 / アスペリティ / 応力降下量 / 動的破壊モデル / 断層運動 / 滑り量分布 / 滑り速度 / スケーリング則 / 強震動予測
研究開始時の研究の概要

本研究では、定量的かつ広周波数帯域の強震動予測を目的として、応力降下量の深さ依存性を考慮した次世代型強震動予測レシピを提案する。そのための検討の中核をなすのがスペクトルインバージョンによる震源特性の抽出と、震源域近傍地震動に対するすべり弱化モデルによる動的破壊シミュレーションである。本研究では応力降下量のランダムな空間変動に加えて、スペクトルインバージョンによって抽出したアスペリティ内の応力降下量の深さ依存性を考慮することにより、やや短周期生成域SMGAだけでなく地表付近のやや長周期生成域LMGAも再現できるアスペリティモデルを構築し、それを「次世代型強震動予測レシピ」として提案する。

研究成果の概要

アスペリティ内の平均応力降下量に深さ依存性を考慮した動的破壊シミュレーション用のモデルを構築し、その不均質性にランダムな不均質性と矩形の大応力降下量域(応力アスペリティ)を設定し、パラメトリック解析を行った。また熊本地震を対象に、滑り速度時間関数に着目した運動学的モデルによるインバージョンと動的破壊シミュレーションによるフォーワード・モデリング解析を行った。その結果、断層近傍地震動は滑り速度関数で支配されていること、その動的破壊シミュレーションによる同定は可能なこと、浅部からの短周期生成は滑り速度関数の形状から見て困難なこと、浅部の応力降下量が重要なことを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の震源域の地震動予測では、比較的長周期域の地震動を用いた運動学的モデルによる変位不均質をターゲットにした逆解析を通して強震動生成領域(SMGA)として大変位域を把握、そのスケーリング則を構築して予測モデルとしてきた。しかし地表面に断層変位が表出した時、浅部の滑りが受動的か能動的かが判然とせず、そのモデル化が困難だった。我々は動的破壊シミュレーションを用いて、深部の能動的地震波生成領域を応力アスペリティとしてモデル化、得られる地震動を用いて観測地動を再現することを試みた。その結果これまでの運動学的モデル化には変位中心の弊害があり、滑り速度中心のモデル化に移行すべきであることを明らかにできた。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] GFZ(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Laurence Livermore National Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] GFZ Potsdam(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Lawrence Livermore National Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Simulation of soil liquefaction distribution in downtown Mashiki during 2016 Kumamoto earthquake using nonlinear site response2022

    • 著者名/発表者名
      Sun, Jikai, Hiroshi Kawase, Kiyoshi Fukutake, Fumiaki Nagashima, Shinichi Matsushima
    • 雑誌名

      Bulletin of Earthquake Engineering

      巻: - 号: 11 ページ: 5633-5675

    • DOI

      10.1007/s10518-022-01426-8

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Within-Site Variability in Earthquake Site Response2022

    • 著者名/発表者名
      Zhu, Chuanbin, Fabrice Cotton, Dong-Youp Kwak, Kun Ji, Hiroshi Kawase, Marco Pilz
    • 雑誌名

      Geophsical Journal International

      巻: 229 号: 2 ページ: 1268-1281

    • DOI

      10.1093/gji/ggab481

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] How Well Can We Predict Earthquake Site Response So Far? Machine Learning vs. Physics-Based Modeling2022

    • 著者名/発表者名
      Zhu, Chuanbin, Fabrice Cotton, Hiroshi Kawase, Kenichi Nakano
    • 雑誌名

      Earthquake Spectra

      巻: - 号: 1 ページ: 478-504

    • DOI

      10.1177/87552930221116399

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Simulation of Building Damage Distribution in Downtown Mashiki, Kumamoto, Japan Caused by the 2016 Kumamoto Earthquake Based on Site-specific Ground Motions and Nonlinear Structural Analyses2021

    • 著者名/発表者名
      Jikai Sun, Fumiaki Nagashima, Hiroshi Kawase, Shinichi Matsushima, and Baoyintu
    • 雑誌名

      Bulletin of Earthquake Engineering

      巻: none 号: 9 ページ: 3491-3521

    • DOI

      10.1007/s10518-021-01119-8

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A new empirical method for obtaining horizontal site amplification factors with soil nonlinearity2021

    • 著者名/発表者名
      Ziqian Wang, Fumiaki Nagashima, and Hiroshi Kawase
    • 雑誌名

      Earthquake Engineering and Structural Dynamics

      巻: none 号: 10 ページ: 2774-2794

    • DOI

      10.1002/eqe.3471

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An open-source site database of strong-motion stations in Japan: K-NET and KiK-net (v1.0.02021

    • 著者名/発表者名
      Zhu, Chuanbin, Graeme Weatherill, Fabrice Cotton, Marco Pilz, Dong Youp Kwak, and Hiroshi Kawase
    • 雑誌名

      Earthquake Spectra

      巻: 37 ページ: 2126-2149

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 仲野健一,川瀬博:経験的に得られたフーリエ振幅・経時特性モデルに基づく統計的グリーン関数を用いた強震動予測手法の提案と適用性の検証2021

    • 著者名/発表者名
      仲野健一,川瀬博
    • 雑誌名

      日本地震工学会論文集

      巻: 21 ページ: 130-153

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Site Effects Analysis of Shallow Subsurface Structures at Mashiki Town, Kumamoto, Based on Microtremor Horizontal-to-Vertical Spectral Ratios2020

    • 著者名/発表者名
      Sun, Jikai, Fumiaki Nagashima, Hiroshi Kawase, Shinichi Matsushima
    • 雑誌名

      Bulletin of Seismological Society of America

      巻: 110 号: 6 ページ: 2912-2938

    • DOI

      10.1785/0120190318

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] S-wave Site Amplification Factors of KiK-net Borehole Stations Obtained by Generalized Spectral Inversion2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi KAWASE, Kenichi NAKANO, Eri ITO, Fumiaki NAGASHIMA, Jikai SUN
    • 学会等名
      Seismological Society of America
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of Mainshock of 2016 Kumamoto Earthquake Using Dynamic Rupture Modeling2022

    • 著者名/発表者名
      Jikai SUN, Arben PITARKA, Hiroshi KAWASE, Fumiaki NAGASHIMA, Eri ITO
    • 学会等名
      Seismological Society of America
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] S-wave Site Amplification Factors of KiK-net Borehole Stations Obtained by Generalized Spectral Inversion2022

    • 著者名/発表者名
      Kawase, H., Nakano, K., Ito, E., Nagashima, F., and Sun, J.
    • 学会等名
      2022 Seismological Society of America Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Site Amplification Factors of KiK-net Borehole Stations Obtained by Generalized Spectral Inversion and Their Theoretical Explanations2022

    • 著者名/発表者名
      Kawase, H., Nakano, K., Ito, E., and Nagashima, F.
    • 学会等名
      3rd European Conference on Earthquake Engineering and Seismology
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 震源波を用いたバックプロジェクションによる短周期生成強度マッピング2021

    • 著者名/発表者名
      川瀬 博, 伊藤恵理, 長嶋史明, 仲野健一
    • 学会等名
      2021年日本建築学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 益城町における液状化を考慮した 2016 年熊本地震の強震動評価2021

    • 著者名/発表者名
      孫 紀凱, 長嶋史明, 川瀬 博, 伊藤恵理
    • 学会等名
      2021年日本建築学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] S波部と全波の分離サイト増幅特性と水平上下比ー異なる補正係数の必要性2021

    • 著者名/発表者名
      川瀬博, 伊藤恵理, 仲野健一
    • 学会等名
      日本地震学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 空間不均質性を考慮した動的破壊シミュレーション結果の滑り量と滑り速度の空間変動の性質2020

    • 著者名/発表者名
      川瀬博, SUN Jikai, 長嶋史明, 伊藤恵理
    • 学会等名
      2020年日本建築学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Simulation of Building Damage Distribution in Downtown Mashiki, Kumamoto, during the 2016 Kumamoto Earthquake2020

    • 著者名/発表者名
      SUN Jikai, NAGASHIMA Fumiaki, KAWASE Hiroshi, MATSUSHIMA Shinichi,
    • 学会等名
      2020年日本建築学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 空間不均質性を考慮した動的破壊シミュレーション結果の滑り量と滑り速度の空間変動の性質2020

    • 著者名/発表者名
      川瀬博, SUN Jikai, 長嶋史明, 伊藤恵理, PITARKA Arben
    • 学会等名
      日本地震工学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Dynamic rupture simulations of a vertical strike-slip fault of M6.5 class considering spatially-heterogeneous stress-drop distributions2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi KAWASE, Jikai SUN, Arben PITARKA, Fumiaki NAGASHIMA, Eri ITO
    • 学会等名
      2019 Workshop on Numerical Modeling of Earthquake Motions, Slovakia
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 初期条件の空間的不均質性を考慮した中規模横ずれ断層の動的破壊シ ミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      川瀬 博, ソン ジカイ, ピタルカ アーベン, 長嶋 史明, 伊藤 恵理
    • 学会等名
      2019年日本地震学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 空間不均質性を考慮した動的破壊シミュレーション結果の滑り量と滑り速度の空間変動の性質2019

    • 著者名/発表者名
      川瀬 博, ソン ジカイ, 長嶋 史明, 伊藤 恵理
    • 学会等名
      2019年日本建築学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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