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本研究では、近年に発生した被害地震の震源域を主な対象として、地表と地下での強震記録、および地震による地表地盤変位の測量結果(GPS記録)、さらに3次元数値シミュレーションなどをもとに、地盤の動的変位量と永久変位量について時空間分布を求めた。次に、その時空間分布をもとに、地盤ひずみ量分布の時空間分布を算定し、そのひずみ量が埋設管路の耐震性能にどの程度影響するかについての評価を試みた。さらに、トンネルでの震動とひずみの観測をもとに、両者の相関性を明らかにした。
(課題1)強震観測記録を用いて、地盤の動的変位量と永久変位量を次のようにして推定した。
1-1) 防災科学技術研究所のK-netとKik-netで観測された加速度強震記録を積分して、変位時刻歴を算定した。
1-2) 地表地震観測点またはその近傍でのGPS測定結果と永久変位量を比較した。十分な精度が確認できるまで作業を反復し、積分精度が確認された地表観測点に対応するKik-netの地下観測点での地盤変位時刻歴を推定した。
(課題2)公表されている断層モデルと地盤モデルをもとに、3次元境界要素法プログラムを用いて、震源域における地盤変位分布の数値シミュレーション解析を行い強震記録から推定された変位時刻歴と比較して、両者が良好な精度で整合していることを確認した。その後、シミュレーションの結果をもとに、地盤ひずみ分布を推定した。
(課題3)実地震による埋設管路の被害実績と、上記で得られた地盤変位分布および地盤ひずみ分布を比較することにより、3者の関連性を検討した。この際、従来、耐震設計で無視されていた地盤変位分布や地盤ひずみ分布との関連性にも注目した。
(課題4)東工大レーザートンネルにおいて地震動と地震時ひずみを観測し、トンネルのひずみと地震動、および地盤変位との関連性を定量的に評価した。
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