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ハイブリッドインバージョンによる物理探査解析の革新

研究課題

研究課題/領域番号 22K18352
研究種目

挑戦的研究(開拓)

配分区分基金
審査区分 中区分41:社会経済農学、農業工学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

藤澤 和謙  京都大学, 農学研究科, 教授 (30510218)

研究分担者 西村 伸一  岡山大学, 環境生命科学学域, 教授 (30198501)
山本 清仁  岩手大学, 農学部, 准教授 (60362430)
研究期間 (年度) 2022-06-30 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)
2025年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2024年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2023年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
2022年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード物理探査 / 逆解析 / ベイズ推定 / ハミルトニアンモンテカルロ
研究開始時の研究の概要

本研究課題では,各種の物理探査において,決定論的及び確率論的な二つのアプローチを融合する逆解析(ハイブリッドインバージョン)を実装し,確率的な推定結果を得ることで,推定結果の不確かさを評価できる物理探査を実現することを目指す.これを実現するための手法はハミルトニアンモンテカルロ法であり,非常に効率的なサンプリング性能を活かし,現実的なレベルで物理探査の確率評価を可能にする.

研究実績の概要

本研究の主な目的は,弾性波探査や電気探査に代表される物理探査において,従来の決定論的なインバージョンだけでなく,確率的なインバージョンを行うことのできるハイブリッドインバージョンを実装することにある。これにより,決定論に基づく一つの推定結果だけでなく,確率的な推定結果を新規に得ることで,推定結果の不確かさを評価できる物理探査を実現できる。物理探査は面的(または立体的)な情報を提供できるものの,その推定結果には不確かさが付きまとい,十分な精度を有するとは言えない。この欠点を補うものが負亜確かさの定量的な評価であり,確率的なインバージョンを行うことで可能となる。当該年度は,設備備品として新規に表面波探査装置を購入し,ため池堤体において表面波探査,電気探査を実施することができた。また,そこで得た探査データを用いたインバージョンを実施しており,従来の決定論的なインバージョン(逆解析)に加えて,アンサンブルカルマンフィルタを利用した逆解析法,ハミルトニアンモンテカルロ法を適用した逆解析法を開発した。現在では,このような手法をさらに発展させ,例えばコーン貫入試験やボーリングデータ等の直接的な測定データを逆解析に反映させることにも先進的に挑戦している。

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

当該年度は主に電気探査について確率的なインバージョンを行うことを予定していたが,電気探査だけでなく表面波探査を実施し,それらのインバージョンを進めることができた。計画よりも順調に進んでいるが,インバージョンの細かい点については完成度を高める必要があるため,研究進度としては予定通りと考える。

今後の研究の推進方策

今後は,確率的なインバージョンの細部を改善することが必要であり,改善に伴い実際のデータにインバージョンを適用する。また,探査データについては収集を重ねる。確率的なインバージョンの重要性は増しており,汎用性のあるアウトプットを提供することも模索する。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 審査結果の所見   実施状況報告書
  • 研究成果

    (57件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (22件) (うち査読あり 19件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (33件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] INVERSION FOR SOIL PROPERTY THROUGH DATA ASSIMILATION OF RAYLEIGH WAVE2024

    • 著者名/発表者名
      Ren, Y., Nishimura, S., Shibata, T. and Shuku, T
    • 雑誌名

      Journal of JSCE

      巻: 12 号: 2 ページ: n/a

    • DOI

      10.2208/journalofjsce.23-15011

    • ISSN
      2187-5103
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Velocity-based apace-time FEMs for solid dynamics problem: Generalized framework for linear in time basis2024

    • 著者名/発表者名
      V. Sharma, K. Fujisawa and Y. Kuroda
    • 雑誌名

      Computational Mechanics

      巻: - 号: 4 ページ: 913-936

    • DOI

      10.1007/s00466-024-02461-9

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Space-time FEM with domain reduction techniques for dynamic soil-structure interaction problems2024

    • 著者名/発表者名
      V. Sharma, S. Shimizu, K. Fujisawa
    • 雑誌名

      International Journal of Mechanical System Dynamics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 混和材料添加ポリマーセメントモルタルの気中曝露硬化によるひずみ挙動と一軸圧縮特性2024

    • 著者名/発表者名
      山本 清仁, 金山 素平, 後藤 一稀, 倉島 栄一, 佐藤 勇樹, 鈴木 健史, 高橋 範明
    • 雑誌名

      インフラメンテナンス実践研究論文集

      巻: 3 号: 1 ページ: 154-161

    • DOI

      10.11532/jsceim.3.1_154

    • ISSN
      2436-777X
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluation of Liquefaction Probability of Earth-Fill Dam over Next 50 Years Using Geostatistical Method Based on CPTU2023

    • 著者名/発表者名
      Kazunari Imaide and Shin-ichi Nishimura
    • 雑誌名

      ASCE Proc. of Geo-risk 2023, Hazards and Climate Change

      巻: 344 ページ: 244-253

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Permeability Random Field on Piping Risk of a River Dike2023

    • 著者名/発表者名
      Shin-ichi NISHIMURA, Go KUBOTA, Ryota OHASHI, Toshifumi SHIBATA, Takayuki SHUKU
    • 雑誌名

      ASCE Proc. of Geo-risk 2023, Advances in Modeling Uncertainty and Variability

      巻: 347 ページ: 54-63

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Risk Evaluation for Earth-fill Dams due to Heavy Rains by Response Surface Method2023

    • 著者名/発表者名
      Zheng, S., Nishimura, S., Shibata, T., Tateishi, T. and Shuku, T
    • 雑誌名

      Georisk: Assessment and Management of Risk for EngineeredSystems and Geohazards

      巻: 17(3) 号: 3 ページ: 572-585

    • DOI

      10.1080/17499518.2023.2164901

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seismic response analysis of an earth dam by using geostatistical methods and 3-D measurement2023

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, T. Shibata and T. Shuku
    • 雑誌名

      Proceedings of the 17th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

      巻: 1 ページ: 1213-1216

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A methodology to control numerical dissipation characteristics of velocity based time discontinuous Galerkin space-time finite element method2022

    • 著者名/発表者名
      V. Sharma, K. Fujisawa, A. Murakami and S. Sasakawa
    • 雑誌名

      International Journal for Numerical Methods in Engineering

      巻: 123 号: 22 ページ: 5517-5545

    • DOI

      10.1002/nme.7078

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydraulic conductivity field marginalization in HMC based estimation of piping zone boundary2022

    • 著者名/発表者名
      K. Fujisawa, M. Koch, M. Osugi, A. Murakami
    • 雑誌名

      Proc. of the 8th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR)

      巻: - ページ: 863-867

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of HMC Parameter Updates for Piping Zone Boundary Detection2022

    • 著者名/発表者名
      M.C. Koch, K. Fujisawa, A. Murakami
    • 雑誌名

      Proc. of the 8th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR)

      巻: - ページ: 478-483

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Data assimilation for surface wave method by ensemble Kalman filter with random field modeling2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ren, S. Nishimura, T. Shibata, T. Shuku
    • 雑誌名

      Int. J. Numer. Anal. Methods Geomech.

      巻: 46(15) 号: 15 ページ: 2944-2961

    • DOI

      10.1002/nag.3435

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地質統計手法と三次元計測に基づくため池堤体の地震応答解析2022

    • 著者名/発表者名
      大橋亮太,西村伸一,金重 稔,柴田俊文,珠玖隆行
    • 雑誌名

      土木学会論文集C(地圏工学)

      巻: 78 号: 2 ページ: 140-152

    • DOI

      10.2208/jscejge.78.2_140

    • ISSN
      2185-6516
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 土構造物の地震・豪雨に関するリスク評価,講座:材料強度・構造強度・災害発生の確率モデル52022

    • 著者名/発表者名
      西村伸一
    • 雑誌名

      材料

      巻: 172(2) ページ: 197-203

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Piping risk evaluation considering permeability random field2022

    • 著者名/発表者名
      R. Ohashi, G. Kubota, S. Nishimura, T. Shibata, T. Shuku
    • 雑誌名

      Proc. of ICMR2022

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Inverse process of multichannel analysis of surface wave by using ensemble Kalman filter2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ren, S. Nishimura, T. Shibata, T. Shuku
    • 雑誌名

      Proc. of the 8th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR)

      巻: - ページ: 887-890

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of deformation behavior of a natural slope using particle filter2022

    • 著者名/発表者名
      T. Shibata, S. Nishimura, T. Shuku
    • 雑誌名

      Proc. of the 8th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR)

      巻: - ページ: 881-886

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Risk Evaluation for Earth-Fill Dams by Response Surface Method2022

    • 著者名/発表者名
      S. Zheng, S. Nishimura, T. Shibata
    • 雑誌名

      Proc. of the 8th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR)

      巻: - ページ: 650-653

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 自然災害に対する土構造物のリスク管理2022

    • 著者名/発表者名
      西村伸一
    • 雑誌名

      安全工学シンポジウム2022予稿集

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Using the ensemble data assimilation for stiffness evaluation of an embankment2022

    • 著者名/発表者名
      Y. Ren, S. Nishimura, T. Shibata, T. Shuku
    • 雑誌名

      Proc. of ISRERM2022

      巻: - ページ: 419-425

    • DOI

      10.3850/978-981-18-5184-1_ms-13-067-cd

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Application of response surface method for risk evaluation of earth-fill dams2022

    • 著者名/発表者名
      S. Nishimura, T. Tateishi, T. Shibata, S. Kuroda, T. Kato, K. Kuribayashi, N. Tanaya
    • 雑誌名

      Proc. of ISRERM2022

      巻: - ページ: 413-418

    • DOI

      10.3850/978-981-18-5184-1_ms-13-050-cd

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Seismic response analysis of earth dam with geostatistical method and 3-D survey2022

    • 著者名/発表者名
      R. Ohashi, S. Nishimura, M. Kaneshige, T. Shibata, T. Shuku
    • 雑誌名

      Proc.IACMAG2022, Challenges and Innovations in Geomechanics

      巻: - ページ: 287-294

    • DOI

      10.1007/978-3-031-12851-6_46

    • ISBN
      9783031128509, 9783031128516
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reversible Jump ハミルトニアンモンテカルロ法を用いた地層分布の推定2023

    • 著者名/発表者名
      村田香純,Koch Michael,藤澤和謙
    • 学会等名
      第58回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Hamiltonian Monte Carlo法を用いた形状と物性の同時推定の優位性2023

    • 著者名/発表者名
      柴田達哉,Koch Michael,藤澤 和謙
    • 学会等名
      第58回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 時間積分特性を制御できる動的応答解析のための速度型有限要素法2023

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,黒田有紀,シャルマ ビカス
    • 学会等名
      2023 年度(第 72 回)農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical analysis of Darcy-Brinkman equations around soil-water interface2023

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙
    • 学会等名
      第70回海岸工学講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 変分マルチスケール有限要素法による堤体侵食解析2023

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙,Sharma Vikas
    • 学会等名
      土木学会第11回河川堤防技術シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] レイリー波の位相速度によるデータ同化2023

    • 著者名/発表者名
      任 宇翔,西村伸一,柴田俊文,珠玖隆行
    • 学会等名
      第26回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] ガウス過程回帰による弾性波探査を考慮した先端抵抗値の3次元空間分布測定2023

    • 著者名/発表者名
      津田悠人,富澤幸久,吉田郁政,西村伸一
    • 学会等名
      第26回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] GPRによる地盤剛性の空間分布推定を利用したため池堤体の三次元地震応答解析2023

    • 著者名/発表者名
      西村伸一,大橋亮太,任宇翔,金重稔,柴田俊文,珠玖隆行
    • 学会等名
      第26回応用力学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] CPTu に基づいた堤体材料の透水係数推定2023

    • 著者名/発表者名
      西村伸一,柴田俊文,珠玖隆行,大西駿也
    • 学会等名
      第58回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] アンサンブルカルマンフィルタによる表面波の逆解析2023

    • 著者名/発表者名
      任宇翔,西村伸一,柴田俊文,珠玖隆行
    • 学会等名
      JSCE令和5年度土木学会全国大会第78回年次学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Data Assimilation by Phase Velocity of Rayleigh Wave2023

    • 著者名/発表者名
      Ren Y. and Nishimura S
    • 学会等名
      FOMLIG 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 気中硬化した混和材料添加モルタルの載荷過程におけるAE波形のスペクトル解析2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝則,山本清仁,金山素平,倉島栄一,佐藤勇樹,鈴木健史
    • 学会等名
      2023年度(第72回)農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Reversible Jump MCMC を用いた地層分布の推定2022

    • 著者名/発表者名
      松本祐弥,Koch Michael Conrad,藤澤和謙
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Hamiltonian Monte Carloを用いた水みち形状と透水係数分布の同時推定2022

    • 著者名/発表者名
      柴田達哉,Koch Michael Conrad,藤澤和謙
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 固相/液相の平均化方程式と土水境界の取り扱い2022

    • 著者名/発表者名
      藤澤和謙
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 幾何学的非線形性に対応する速度型Space-Time有限要素法2022

    • 著者名/発表者名
      清水 紫媛,藤澤 和謙
    • 学会等名
      2022年度 (第71回) 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 一般化速度型Space-Time有限要素法と動的応答解析2022

    • 著者名/発表者名
      黒田有紀,Vikas Sharma,藤澤和謙
    • 学会等名
      2022年度 (第71回) 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 2次元Darcy-Brinkman方程式の解析解の導出2022

    • 著者名/発表者名
      門脇悠真,藤澤和謙,村上 章
    • 学会等名
      2022年度 (第71回) 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 粒子/カルマン混合フィルタを用いた地下水位推定2022

    • 著者名/発表者名
      丸山篤志,八尾野怜奈,Koch Michael Conrad,藤澤和謙
    • 学会等名
      2022年度 (第71回) 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydraulic Conductivity Field Marginalization in HMC Based Estimation of Piping Zone Boundary2022

    • 著者名/発表者名
      Kazunori Fujisawa, Michael C. Koch, Misato Osugi, Akira Murakami
    • 学会等名
      8th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment of HMC Parameter Updates for Piping Zone Boundary Detection2022

    • 著者名/発表者名
      Michael C. Koch, Kazunori Fujisawa, Akira Murakami
    • 学会等名
      8th International Symposium on Geotechnical Safety and Risk (ISGSR)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 膨張材を過剰添加したポリマーセメントモルタルの一軸圧縮載荷過程におけるAE挙動2022

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝則,山本清仁,金山素平,倉島栄一,佐藤勇樹,鈴木健史,高橋範明
    • 学会等名
      2022年度 (第71回) 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 応答曲面による豪雨時にため池のリスク評価2022

    • 著者名/発表者名
      鄭 詩穎,西村伸一,柴田俊文
    • 学会等名
      第25回応用力学シンポジウム(オンライン)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] アンサンブルアジャストメントカルマンフィルタによるアースフィルダムの剛性評価2022

    • 著者名/発表者名
      ニン ウショウ,西村伸一,柴田俊文,珠玖隆行
    • 学会等名
      第66回理論応用力学講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] CPTuを利用した透水係数の推定法2022

    • 著者名/発表者名
      森田雅之,西村伸一,珠玖隆行,柴田俊文
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 地質統計手法と三次元計測に基づくため池堤体の地震応答解析2022

    • 著者名/発表者名
      大橋亮太,西村伸一,柴田俊文,珠玖隆行
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 応答曲面による豪雨時にため池の破堤リスク評価2022

    • 著者名/発表者名
      鄭 詩穎,西村伸一,柴田俊文
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] データベースに基づいて土質定数を生成するための多変量確率分布の構築2022

    • 著者名/発表者名
      西村伸一,和田優希,柴田俊文,珠玖隆行
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 応答曲面法によるため池堤体の安全率と降伏震度の評価2022

    • 著者名/発表者名
      柴田俊文,柴川晃輝,西村 伸一
    • 学会等名
      第57回地盤工学研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] ため池堤体の安全率の簡易評価手法2022

    • 著者名/発表者名
      柴田俊文,柴川晃輝,西村伸一
    • 学会等名
      2022年度 (第71回) 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Risk evaluation for earth fill dams due to heavy rains by response surface method2022

    • 著者名/発表者名
      Shiying Zheng, Shinichi Nishimura, Toshifumi Shibata
    • 学会等名
      2022年度 (第71回) 農業農村工学会大会講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 特定載荷における軟岩地山を模擬した農業用水路トンネルの変形・破壊性状に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      黄 晨偉,柴田俊文,西村伸一,珠玖隆行
    • 学会等名
      第77回農業農村工学会中国四国支部講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 応答曲面法を用いたため池堤体の安全率と降伏震度の検討2022

    • 著者名/発表者名
      柴田俊文,柴川晃輝,西村伸一
    • 学会等名
      第77回農業農村工学会中国四国支部講演会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [図書] How Iwate University Responded to the Great East Japan Earthquake2022

    • 著者名/発表者名
      Eiichi Kurashima, Kiyohito Yamamoto, Kunihiko Hamagami, Motohei Kanayama(分担執筆:pp.162-170)
    • 総ページ数
      606
    • 出版者
      古今書院
    • ISBN
      9784772271530
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 京都大学農学部施設機能工学分野

    • URL

      https://www.agrifacility.kais.kyoto-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書 2022 実施状況報告書

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公開日: 2022-07-05   更新日: 2024-12-25  

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