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三次元不連続面の動力学の時空間的複雑性と破壊形態の多様性

研究課題

研究課題/領域番号 20K04680
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分22030:地盤工学関連
研究機関東京大学

研究代表者

上西 幸司  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60311776)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード地震 / 地盤工学 / 動力学 / 破壊力学 / 防災
研究開始時の研究の概要

平成30年9月の北海道胆振東部地震では道内全域停電のほか、大規模な土砂崩れが多数発生するなど、地震の発生の複雑性と関連する破壊現象の多様性について力学的により深く考察する必要があることがあらためて示された。これらの災害の多くは、断層面や節理面等のいわゆる地質学的不連続面の運動により引き起こされると考えられているが、本研究課題では、これまでの研究代表者の研究内容をさらに深化させ、三次元的に広がる不連続面の動力学の複雑性ならびに破壊の多様性に関わる諸現象を理論・数値解析、室内実験で再現するとともに、不連続面破壊に伴う近傍の構造物群の被災リスクを評価し、減災のための技術を提案することを目的とする。

研究成果の概要

三次元不連続面の動的挙動の複雑性および破壊の多様性について解析、室内破壊実験を通して考察し、不連続面破壊に関わる物理現象、特に、準静的破壊が動的状態へと遷移する現象の多様性の評価に努めた。脆性固体材料中にあらかじめ分布させた亀裂群の集団的振る舞いと個別の亀裂の力学的干渉の関係、そして脆性固体材料中の亀裂群の一見複雑無秩序な破壊挙動が、生成される波動を考えれば順序立って理解できることなどを明らかにしている。

研究成果の学術的意義や社会的意義

平成30年9月の北海道胆振東部地震では道内全域停電のほか、大規模な土砂崩れが多数発生するなど、地震の発生の複雑性と関連する破壊現象の多様性について力学的により深く考察する必要があることがあらためて示された。本研究で実施した理論・数値解析や室内実験を通し、多次元に広がる不連続面の動力学の複雑性ならびに破壊の多様性に関わる諸現象の学術的背景の一端が明らかとなったが、この研究成果は社会の防災・減災対策を考える上でも有用なものであると思われる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件)

  • [雑誌論文] On the Multi-Dimensional Granular Dynamics and Stress Transfer under Impact of External Loading2023

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K., and D. Xi
    • 雑誌名

      Rock Dynamics: Progress and Prospect

      巻: 2

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Brittle Fracture Development through Sets of Preexisting Small-Scale Cracks under Quasi-Static and Dynamic Impact Loading2022

    • 著者名/発表者名
      Uenishi K.、Nagasawa K.
    • 雑誌名

      Mechanics of Advanced Materials and Structures

      巻: 印刷中 号: 18 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1080/15376494.2022.2081748

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Global and Local Fracture Behavior in a Brittle Solid with a Set of Pre-Existing Small-Scale Cracks2022

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K., and K. Nagasawa
    • 雑誌名

      Procedia Structural Integrity

      巻: 37 ページ: 397-403

    • DOI

      10.1016/j.prostr.2022.01.101

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The Effect of Confinement and Material Heterogeneities on the Dynamics of a Granular Medium Subjected to Impact Loading2022

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K., and D. Xi
    • 雑誌名

      Procedia Structural Integrity

      巻: 37 ページ: 404-409

    • DOI

      10.1016/j.prostr.2022.01.102

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dynamics of Dip-Slip Fault Rupture2021

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 雑誌名

      IOP Conference Series: Earth and Environmental Science

      巻: 861 号: 4 ページ: 042085-042085

    • DOI

      10.1088/1755-1315/861/4/042085

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Development and Dynamic Characteristics of Multiple Fracture Regions in a Brittle Solid2021

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K., and K. Nagasawa
    • 雑誌名

      Proceedings of the 15th Japan Symposium on Rock Mechanics

      巻: - ページ: 495-498

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamic fracture development in a multiply cracked solid2020

    • 著者名/発表者名
      Uenishi Koji、Fukuda Yuki、Nagasawa Kunihiro
    • 雑誌名

      Procedia Structural Integrity

      巻: 28 ページ: 2072-2077

    • DOI

      10.1016/j.prostr.2020.11.031

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Abrupt Vertical Shock Arising from Shallow Earthquakes2022

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2022 Fall Meeting, American Geophysical Union
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamic Stress Transfer in a Layered Granular Slope2022

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2022 Seismological Society of Japan Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] What Actually is the Vertical Shock Verbally Reported for Shallow Earthquakes?2022

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2022 Seismological Society of Japan Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Existence of Weak Zones: Enhancing Dynamic Rupture or Not?2021

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2021 Seismological Society of Japan Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Dynamic Stability of a Granular Slope2021

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2021 Seismological Society of Japan Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rupture Absorbing Weak Zones2021

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2021 Seismological Society of Japan Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spatiotemporal Complexity of Rupture Evolution in a Fault Damage Zone with Multiple Small-Scale Cracks2020

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2020 Seismological Society of Japan Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rupture Development in Fault Damage Zones Consisting of Sets of Preexisting Small-Scale Parallel Cracks2020

    • 著者名/発表者名
      Uenishi, K.
    • 学会等名
      2020 Fall Meeting, American Geophysical Union
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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