地震断層近傍の地盤変形の空間分布を考慮した構造物の破壊モードの制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12355020
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 小長井 一男 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50126471)
• 研究分担者: 松島 亘志 筑波大学, 機能工学系, 講師 (60251625) ; 目黒 公郎 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (40222343) ; 堀 宗朗 東京大学, 地震研究所, 教授 (00219205) ; 山口 嘉一 独立行政法人土木研究所, フィルダム研究室, 室長
• キーワード: 地震断層 / 地盤変形 / 地震災害 / 大変形解析 / 地震防災

研究概要

平成12年度に引き続き、研究代表者、および研究分担者が、断層変形解析手法として開発を進めてきた手法【Lagrangian Particle有限差分法(LPFDM、小長井)、確率関数空間と実物理関数空間での関数展開に基づいた,新しい非線形確率有限要素法(堀)、Applied Element Method(AEM,目黒)、ひずみ勾配理論による変形の局所化解析手法(松島)】を用いて様々なケーススタディが行われた。堀による非線形確率有限要素法では、いわゆる雁行断層(echelon)のひずみ局所化のパターンを巧妙に表現することに成功し、また目黒らは亀裂の存在を解析前に想定する必要のないAEMによって縦ずれ断層近傍での非線形領域の発達で地震動の強さが抑えられる可能性があることを指摘した。さらに小長井は極端な大変形を記述する上で有利なEular座標系上で、地盤の分野で多用される解析手法であるFLAC(Fast Lagrangian Analysis for Continua)を用いた独自の地盤の大変形解析手法(LPFDM)を開発し、間隙水圧の影響を取り込んだ堆積地盤の変形解析を進め、基盤が堆積層に食い込む部位にキャビテーションに至るほどの大きな負の間隙水圧が発生し、地盤の変形状況が変化する様子ことを指摘している。
こうしたツールの開発と並行して、被害事例のデータベースを構築しつつある。これまでに断層で破壊された石岡ダムのクラックマップ、石岡周辺地域(次ページ写真参照)の水準測量結果、国内では岩手県南西部地震での発電所放水路トンネルのクラックマップなどの収集とディジタル化を進めている。

研究成果

• [文献書誌] Konagai K., Johansson, J.: "Two Dimensional Lagrangian Particle Finite Difference Method for Modeling Large Soil Deformations"Structural Eng./Earthquake Engineering, JSCE. 18(2). 105s-110s (2001)
• [文献書誌] Konagai K., Johansson, J.: "Description of Large Soil Deformations by using Lagrangian Points"Bulletin of Earthquake Resistant Structure Research Center, IIS, Univ. of Tokyo. 34. 81-90 (2001)
• [文献書誌] Konagai K., Johansson, J.: "Two Dimensional Lagrangian Point Finite Difference Method for Modeling Large Soil Deformations"Japan-Peru Joint Workshop on the Earthquake and Tsunami Disaster Mittigation Technologies and Their Integration for the Asia-Pacific Region -EQTAP-. 1. 1-16 (2001)
• [文献書誌] Pradeep Kumar Ramancharla, Kimiro Meguro: "Numerical modelling of dip-slip faults for studying ground surface deformation"Bulletin of earthquake resistant structure research center, ERS. No.34. 107-112 (2001)
• [文献書誌] M.Hori, M.S.Anders, T.Mizutani: "Analysis of periodic shear band formation"model experiments and numerical simulation, in Bifurcation and Localization Theory in Geomechanics. 311-319 (2001)
• [文献書誌] 中川英則, 堀宗朗: "マチェイ・アンドレ:地表地震断層シミュレーションのための弾塑性確率有限要素法とその計算例"応用力学論文集. Vol.3. 311-316 (2001)