アスペリティ接触の力学にもづく、断層のすべり予測に関する研究

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440162
• 研究機関: 横浜市立大学
• 研究代表者: 吉岡 直人 横浜市立大学, 理学部, 教授 (10167728)
• 研究分担者: 山下 輝夫 東京大学, 地震研究所, 教授 (10114696)
• キーワード: 摩擦 / アスペリティ / 個体の接触 / マイクロメカニックス / インデンテーション / 断層運動 / 震源核 / 前兆すべり

研究概要

(1)インデンテーション装置による実験と観察およびモデル化
インデンテーション装置により、スクラッチテスト(引っかき実験)を主に金属試料に対して繰り返したこの結果、昨年までに得られた知見(サンプルの移動開始とともに圧子はより深くサンプルに食い込むこと、ある移動距離を経過したあと、圧子の食い込みは停止すること、圧子が食い込みを停止するまでのサンプルの移動距離はサンプルの移動速度にはよらないこと、食い込みに必要な移動距離はサンプルの硬さに逆比例すること)に加え、金属では圧子はその後浮上することが分った.この観測実験をもとに、この現象のモデル化を行った.構築したモデルは観測事実をよく説明する.モデル計算に用いたパラメータから、この挙動の背後にある変形過程が詳しく理解されるに至った.
(2)波動透過実験装置および実験方法の改良(レーザー型変位計による測定)
接触面を透過する波動の観察は、これまで主にPZT(圧電素子型振動計、チタンジルコン酸鉛)を用いて行われてきたが、その出力電圧が物理的に何を表しているかは必ずしも明らかではなかった.したがって波動透過を相対的に評価することは可能であったが、絶対的評価は不可能であった.この点を改良するために、レーザー型変位計によって振動を測定し、PZTによる出力と比較を行った.この結果、PZTの出力は基本的に地動変位に比例すること、また、複雑な接触面を透過した波動は、波長によっては平面波ではなくなり、有限の広さをもったPZTなどの振動子には一様でない波長による応力が加わることが分った.この知見をもとに、これまで得られているデータの見なおしを行うことが可能になった.この結果は現在PAGEOPHに投稿中である.

研究成果

• [文献書誌] Suzuki,A.,and Yoshioka,N.: "Dynamics of Asperity Contacts,A Sratch Test by a New Indentation Apparatus"Geological Survey Japan Interim Report. EQ/99/1. 22-25 (1999)
• [文献書誌] 鈴木晃弘,吉岡直人: "応力蓄積過程における接触面の変形機構"地震サイクルと大地震の準備過程に関する総合的研究. 29-32 (1999)
• [文献書誌] Kame,N.,and Yamashita,T.: "Simalation of spontaneous growth of dynamic erack withoat constraints on the cracktip path"Geophys.J.Int.. 139. 349-358 (1999)
• [文献書誌] Yamashita,T.: "Pore creation dueto fault slip in a flaid-permeated foult gone and its sffect on seismicity"Pure Applied Geophysics. 155. 625-647 (1999)