液状化と流体移動：その多様性を実験と無次元数を用いて理解する

• 研究課題/領域番号: 24510246
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 自然災害科学
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 隅田 育郎 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (90334747)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 液状化 / 低浸透率層 / 地震 / 振動実験 / 噴砂 / 粉粒体 / 加速度 / 周波数 / マグマ / 重力不安定 / 火炎構造 / 潤滑 / 振動加速度 / 振動周波数 / 室内実験 / 浸透流 / 振動 / 無次元数 / パラメータ依存性

研究成果の概要

液状化が起きるための振動条件は何が決めているのだろうか。この問いに答えるために浅部に低浸透率層を持つ液体に浸された粒子層を鉛直に振動させる実験を(a) 加速度と周波数、(b) 液体の粘性率を変えて行なった。その結果(i) 低浸透率層の下に液体が貯留されて重力不安定が起きること、(ii) (i)が起きるための臨界加速度が存在しその値が最小となる周波数があること、(iii) 粘性率が高くなると臨界加速度が小さくなること、が分かりその物理を説明した。本結果は振動の加速度と速度の両方が液状化のために重要であり、高粘性率液体中では粒子間の潤滑の効果により液状化しやすくなる場合があることを示している。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of viscosity on the shaking-induced fluidization in a liquid-immersed granular medium (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., Sumita, I.
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 93 ページ: 022901-022901
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Inner core dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Sumita, I., Bergman, M.
  • 雑誌名: Treatise on Geophysics, 2nd Edition, Elsevier 巻: 8 ページ: 297-316
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Inner-Core Dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Sumita, I., Bergma, M. I.
  • 雑誌名: Treatise on Geophysics, Second Edition 巻: 未定
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inner Core Dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Sumita, I, and M. I. Bergman
  • 雑誌名: Treatise on Geophysics、 巻: Chapter 143 ページ: 1-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shaking conditions required for flame structure formation in a water-immersed granular medium (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., I. Sumita
  • 雑誌名: Progress in Earth and Planetary Science 巻: 1 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1186/2197-4284-1-13
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Earthquake model experiments in a viscoelastic fluid : A scaling of decreasing magnitudes of earthquakes with depth (2014)
  • 著者名/発表者名: Namiki, A., T. Yamaguchi, I. Sumita, T. Suzuki, and S. Ide
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Solid Earth 巻: 119 号: 4 ページ: 3169-3181
  • DOI: 10.1002/2014jb011135
  • 査読あり
• [雑誌論文] 液体中における密に詰まった粉粒体の重力不安定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 隅田育郎、安田奈央、柴野靖子、道岡弘樹、並木敦子
  • 雑誌名: 混相流 巻: 28(3) ページ: 304-311
  • NAID: 130004713825
  • オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A laboratory model for melting erosion of a magma chamber roof and the generation of a rhythmic layering (2013)
  • 著者名/発表者名: Shibano, Y., I. Sumita, A. Namiki
  • 雑誌名: Jornal of Geophysical Research 巻: 118 号: 8 ページ: 4101-4116
  • DOI: 10.1002/jgrb.50295
  • 査読あり
• [雑誌論文] Low-velocity impact cratering experiments in a wet sand target (2013)
  • 著者名/発表者名: Takita, H. and Sumita, I.
  • 雑誌名: Physical Review E 巻: 88 ページ: 22203-22203
  • 査読あり
• [学会発表] 低浸透率層を含む二層系の液状化実験：層厚依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 水野萌、隅田育郎
  • 学会等名: 地球惑星科学連合２０１６年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] 鉛直振動下における斜面崩壊の小型実験：間隙流体依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船屋佳佑、隅田育郎
  • 学会等名: 日本流体力学会２０１５年会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-09-27
• [学会発表] 鉛直加振下における粒子・液体系の流動化条件：粘性率依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 隅田育郎、安田奈央
  • 学会等名: 地球惑星科学連合２０１５大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-28
• [学会発表] 鉛直加振下における粒子・液体系の流動化条件：粘性率依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 隅田育郎、安田奈央
  • 学会等名: ２０１５年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-28
• [学会発表] 鉛直振動下における斜面崩壊の小型実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船屋佳佑、隅田育郎
  • 学会等名: 地球惑星科学連合２０１５大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] 浮力駆動されるクラックの形・伝播様式・速度のパラメータ依存性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 竹口、隅田
  • 学会等名: ２０１５年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] 鉛直振動下における斜面崩壊の小型実験 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船屋、隅田
  • 学会等名: ２０１５年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] Core formation in the transition of Cracking and Stokes settling (2014)
  • 著者名/発表者名: Sumita, I., Takeguchi, I., Ota, Y.
  • 学会等名: SEDI 2014
  • 発表場所: 湘南国際村
  • 年月日: 2014-08-08
• [学会発表] Low-velocity impact cratering experiments on granular slopes (2014)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Sumita, I.
  • 学会等名: AOGS 2014,
  • 発表場所: ロイトン札幌ホテル
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] Model experiments on magma migration in a viscoelastic host rock : effect of viscosity, (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeguchi, I., Sumita, I.
  • 学会等名: AOGS 2014,
  • 発表場所: ロイトン札幌ホテル
  • 年月日: 2014-08-01
• [学会発表] haking conditions required for a flame structure formation in a liquid-immersed granular medium, (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., Sumita, I.,
  • 学会等名: AOGS 2014
  • 発表場所: ロイトン札幌ホテル
  • 年月日: 2014-07-31
• [学会発表] 粘弾性母岩中におけるマグマ輸送のモデル実験：粘性率依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹口、隅田
  • 学会等名: ２０１４年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-05-02
• [学会発表] 粒体斜面に対する衝突クレータリング実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林、隅田
  • 学会等名: ２０１４年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] 粉粒体斜面に対する衝突クレータリング実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林、隅田
  • 学会等名: ２０１４年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 粘弾性母岩中におけるマグマ輸送のモデル実験：粘性率依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹口、隅田
  • 学会等名: ２０１４年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] 地球浅部のレオロジーが決める最大地震サイズ (2013)
  • 著者名/発表者名: 並木、山口、隅田、鈴木、井出
  • 学会等名: ２０１３年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
• [学会発表] 鉛直加振による液状化と流体輸送の実験的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安田、隅田
  • 学会等名: ２０１３年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
• [学会発表] An experiment and scaling of possible off-fault viscous deformations before large earthquakes (2013)
  • 著者名/発表者名: Namiki, A., Yamaguchi, T., Sumita, I., T. Suzuki, S. Ide
  • 学会等名: AOGS 2013
  • 発表場所: ブリスベーン、オーストラリア
• [学会発表] A laboratory model for melting erosion of a magma chamber roof and the generation of a rhythmic layering (2013)
  • 著者名/発表者名: Shibano, Y., Sumita, I., A. Namiki
  • 学会等名: IAVCEI 2013
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Experimental study of liquefaction and fluid transport: implication for triggered eruptions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., Sumita, I.,
  • 学会等名: IAVCEI 2013
  • 発表場所: 鹿児島
• [学会発表] Laboratory thermal convection experiments with particle supply from roof melting : implications for the deep Earth dyamics (2013)
  • 著者名/発表者名: Sumita, I., Shibano, Y., Namiki, A.,
  • 学会等名: SEDIプレシンポジウム
  • 発表場所: 湘南国際村センター
• [学会発表] 鉛直加振による粉粒体・液体系の液状化と流体輸送の実験 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安田、隅田
  • 学会等名: ２０１３年日本惑星科学会
  • 発表場所: 石垣
• [学会発表] A model experiment of liquefaction and fluid transport: quantifying the effect of permeability discontinuity (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., Sumita, I
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2013
  • 発表場所: サンフランシスコ
• [学会発表] A laboratory model of magma chamber roof melting : intermittent magma ascent and the generation of a rhythmic layering, (2013)
  • 著者名/発表者名: Sumita, I., Shibano, Y., Namiki, A
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2013
  • 発表場所: サンフランシスコ
• [学会発表] Laboratory experiment of liquefaction under vertical vibration: parameter dependence of the resulting instabilities (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., Sumita, I.,
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2013
  • 発表場所: サンフランシスコ
• [学会発表] 衝撃による液状化と流体輸送の実験的研究：浅部の低浸透率層の影響
  • 著者名/発表者名: 安田、隅田
  • 学会等名: ２０１２年地球惑星科学連合大会
  • 発表場所: 幕張、千葉
• [学会発表] 鉛直加振による液状化と流体輸送の実験的研究：浅部に低浸透率層がある場合
  • 著者名/発表者名: 安田、隅田
  • 学会等名: ２０１２年日本惑星科学会
  • 発表場所: 神戸大学、神戸
• [学会発表] Experimental study of liquefaction and fluid transport : implication for triggered eruptions
  • 著者名/発表者名: Yasuda, N., Sumita, I.
  • 学会等名: IAVCEI 2013 Scientific Assembly
  • 発表場所: Kagoshima, Japan
• [備考] 研究室のホームページ
  • URL: http://hakusan.s.kanazawa-u.ac.jp/~sumita/
• [備考] 研究によって得られた実験の動画
  • URL: https://www.youtube.com/user/geodynlab
• [備考] 実験と数値計算の動画
  • URL: https://www.youtube.com/user/geodynlab