| 研究課題/領域番号 |
22K04285
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 福井大学 |
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研究代表者 |
小嶋 啓介 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (40205381)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 回転成分 / 6成分観測 / 表面波 / 伝播方向 / 位相速度 / 強震動 / 常時微動 / 回転速度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
従来の常時微動観測で対象としてきた並進３成分に，回転３成分を合わせた６成分を観測することにより，①地盤情報収集の質と量が飛躍的に高まることを示し，②６成分展開アレイ観測情報から，Love波とRayleigh波の伝播速度およびパワー比などを効率的に算出する方法を導出するとともに，③表面波位相速度や並進・回転成分のH/Vスペクトルに基づいて，地下構造を精度良く推定する方法を提案する．さらに④提案手法を福井県若狭地方や切盛造成地等に適用し，信頼性と解像度が高い速度構造・地盤特性を算出し，地震・地盤災害ハザード情報を公開し，地域住民の安心・安全性の向上に資することを目指す．
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| 研究実績の概要 |
常時微動観測に空間自己相関法などを適用し，表面波の位相速度を算出し，その逆解析から地下構造を評価する方法が普及してきている．しかしながらRayleigh波とLove波の分離や，Love波速度の算定には課題が残されている．従来の観測対象である並進３成分に，回転３成分を加えた６成分情報を活用することにより，上記の課題が解決できる可能性がある．
本研究では６成分観測情報を多面的に活用して，表面波特性を推定する方法の提案とその有効性を検討している．Rayleigh波とLove波が同一方向から伝播すると仮定し，水平軸周りの回転速度に基づいて到来方向を求める．これにより水平方向並進成分からRayleigh波とLove波が分離でき，並進加速度と回転速度の比をとることによって，Rayleigh波とLove波の位相速度を求めることが可能となる．任意の方向から平面波として伝播するRayleigh波とLove 波からなる人工振動の単点６成分観測情報を作成し，その分析を通して，表面波の伝播方向，Rayleigh波とLove波の周波数ごとの振幅，ならびに位相速度が正確に算出可能であることを確認した．また，提案手法を強震動観測データに適用し，表面波位相速度が求められる可能性があることを示した．
上記の研究を通して，現在市販されているポータブル回転計では，微動レベルの回転速度を求めることが難しいことを確認した．このため，並進速度計を用いた常時微動の展開アレイ観測を行い，その空間微分から重心位置での回転速度を求めた．はじめに小型回転速度計の性能確認のため，並進計の空間微分による回転成分と比較検証した．ついで，並進加速度と回転速度の振幅比を用いて，表面波の位相速度を求める方法を適用し，従来のSPAC法や拡張SPAC法との比較を行い，その妥当性，必要条件や有用性について検討した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では，並進３成分に回転３成分を加えた６成分観測情報を活用して，Rayleih波とLove波の，伝播方向，位相速度および振幅比等を求める多様な方法を提案し，その妥当性の検討を行っている．
はじめに単点で観測される６成分情報に対し，以下の手順による推定法を提案した．すなわちRayleigh波とLove波が同一方向から伝播すると仮定し，水平軸周りの回転速度に基づいて到来方向を求める．これにより水平方向並進成分からRayleigh波とLove波が分離でき，並進加速度と回転速度の比をとることによって，Rayleigh波とLove波の位相速度を求めることが可能となる．次に，任意の方向から平面波として伝播するRayleigh波とLove波からなる人工振動の単点６成分観測情報を作成し，その分析を通して，表面波の伝播方向，Rayleigh波とLove波の周波数ごとの振幅，ならびに位相速度が正確に算出可能であることを確認した．また，提案手法を強震動観測データに適用し，表面波位相速度が求められる可能性があることを示した．この研究成果は，第16回地震工学シンポジウムで発表し，論文として投稿し，受理され現在修正論文を提出中である．
さらに，小型回転速度計の性能確認のため，並進計の空間微分による回転成分と比較検証した．ついで，並進加速度と回転速度の振幅比を用いて，表面波の位相速度を求める方法を適用し，従来のSPAC法や拡張SPAC法との比較を行い，その妥当性，必要条件や有用性について検討した．この成果も地震工学シンポジウム，土木学会で発表しており，査読論文として受理され，現在は修正中である．
以上の成果により，当初の計画通り，順調に進展していると判断している．
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| 今後の研究の推進方策 |
提案手法の適用対象として，常時微動，工事や交通振動ならびに強震動に分けて適用性の検証を行う．はじめに，2024年能登半島地震とその余震を対象として，単点6成分観測結果に，提案手法を適用し，強震動から表面波特性が抽出できるか検討を行う．一方，常時微動については，並進計のアレイ観測を多重に活用し，空間微分から算出される回転成分と，並進成分を活用し，信頼性の高い表面波特性を算出する実用的なプログラムコードを開発し，社会に広く公開する．
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