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地震断層の複雑な形態は、地殻浅部の力学的不均質さの一つの表れであるはずであり、地震破壊の停止機構とも密接に関係しているはずである。本研究では特に、このような断層形態の複雑さと破壊停止機構の関係について詳細な考察を行った。
高圧流体が断層面に存在すれば、間隙水圧が上昇し、破壊がより起こりやすくなる。本研究では、地下流体が断層破壊、特にその停止機構に及ぼす効果についても考察を行った。
屈曲を伴う断層破壊の動的シミュレーションを実行するために、境界積分方程式法(BIEM)に基づいて研究を行った。BIEMに基づく亀裂解析では、超特異積分の処理が問題となる。まずは、正規化法に基づき処理を行い、任意形状を持つ2次元動的亀裂の定式化を完成させた。この定式化に基づき、一定速度で伝播する分岐亀裂のシミュレーションを実行した。この計算結果によると、分岐数が多いほど、主亀裂先端の応力集中の度合いが小さくなることがわかった。従って、断層が動的に分岐すれば、より小さな強度不均質で成長が停止しうることが示されたことになる。
上で用いた正規化法は、発見的な手法に基づく部分があり、しかも定式化自体も煩雑である。そこで、超特異積分の有限部分を取る方法を用いたより効率的な手法の開発も行った。これにより任意形状をした動的亀裂の非定常伝播のシミュレーションを比較的容易に実行する手段ができたと言える。
断層帯は地下流体の流路になっていることが野外観測から確認されている。断層破壊が生ずれば、地下流体と断層破壊は非線形の力学的相互作用を及ぼしあう。この相互作用の解析の結果、流体圧分布に強い空間不均質がある場合には、破壊成長停止要因として働くことがあることがわかった。
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