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2023 年度 実績報告書

スパースな地震観測網による地盤-構造物系の地震時挙動の高精度予測手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H02400
研究機関東京工業大学

研究代表者

盛川 仁  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (60273463)

研究分担者 宮本 崇  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (30637989)
後藤 浩之  京都大学, 防災研究所, 教授 (70452323)
飯山 かほり  鹿島建設株式会社(技術研究所), 土木構造グループ, 上席研究員 (90711870)
友部 遼  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (90880005)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
キーワードスパースモデリング / 地震観測 / 物理探査 / 条件付ハザード
研究実績の概要

第4年度までに(i)観測および記録処理の高精度化・高効率化,(ii)地盤ー構造物系の道徳性のモデルの統合,(iii)観測網のスパース化を実施してきた。これまでに個別にモデル化を検討してきた地盤と構造物の連成系について両者のモデル化において有効な手法であることが明らかとなったFDD (Frequency Domain Decomposition)法が地盤ー構造物系にも有効であるという知見に基づいて構造物のモデル化を対象として,動特性を表すパラメータを少ない数のセンサーで決定するための手法の高度化に取り組んできた。

最終年度である第5年度は(iv)観測記録に基づく被害予測のための手法の構築をすすめた。ハザードカーブを用いた被害予測と異なり,スパースな観測記録から予測される地震動分布と構造物の応答から被害予測を行うための基本的なアルゴリズムを検討した。あわせて,5年間の研究成果の発展および高度化に取り組んだ。波動場の空間特性を数少ないセンサで観測した場合に生ずる方位エイリアジングの影響を理論的に定式化し,数値解析および観測記録に基づいて理論的に予想される結果の妥当性を示した。また,構造物と地盤の連成系の動的数値解析を効率よく実施するためのアルゴリズムを高度化し,限られた観測記録から地盤ー構造物系の応答を数値計算によって精度良く説明することができることを示した。また,いくつかの実構造物を対象とした地盤を含む観測記録と数値解析結果を比較して手法の妥当性を確認した。ニューラルネットワークを用いてスパースなデータから密なデータを精度良く推定するための学習方法および物理特性を用いることなくスパースな観測記録から地震波動場全体を学習によって推定する手法を検討した。また比較的限られた数の観測記録から波動場の確率論的なモデル化の手法を構築した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Analytical discussion on applicability of frequency domain decomposition method to systems excited by an impulse force2024

    • 著者名/発表者名
      Iiyama, K., Morikawa, H., Chen, P.-Y., and Sakai, K.
    • 雑誌名

      Journal of Civil Engineering and Management

      巻: - ページ: - (in press)

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Method for estimating azimuthal intensity distribution of microtremors using simple arrays2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H., Tomobe, H., and Morikawa, H.
    • 雑誌名

      Geophysical Journal International

      巻: 235 ページ: 518-530

    • DOI

      10.1093/gji/ggad228

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Estimation of phase velocity using array observation of microtremors with arbitrary shape2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H., Morikawa, H., Tomobe, H., and Iiyama, K.
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 75 ページ: ID: 88

    • DOI

      10.1186/s40623-023-01831-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A fundamental study on the application of energy- based overset nite element method to dynamic analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Kimura, H., Tomobe, H., Sharma, V., and Morikawa, H.
    • 雑誌名

      第16回日本地震工学シンポジウム論文集

      巻: - ページ: Day3-G418-19

    • 国際共著
  • [雑誌論文] An energy- based overset nite element method for modal analysis on rigid frame bridges2023

    • 著者名/発表者名
      Tomobe, H., Sharma, V., Kimura, H., Morikawa, H., Sakai, K., Iiyama, K., and Chen P.-Y.
    • 雑誌名

      第16回日本地震工学シンポジウム論文集

      巻: - ページ: Day2-G418-14

    • 国際共著
  • [雑誌論文] Estimating the structural characteristics of historic Armenian church buildings and examining their strengthening applications2023

    • 著者名/発表者名
      Mutoh, A., Fujita, Y., Morikawa, H., Motoyui, S., Sasano, S.
    • 雑誌名

      Structural Analysis of Historical Constructions

      巻: 2 ページ: 63-74

    • DOI

      10.1007/978-3-031-39450-8_6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 機械学習による科学的方法論の拡張と地盤工学2023

    • 著者名/発表者名
      宮本崇
    • 雑誌名

      地盤工学会誌

      巻: 71 ページ: 19-23

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地震波形の類似度評価におけるワッサースタイン計量の特性とセンブランス解析への適応例2023

    • 著者名/発表者名
      奈良樹・後藤浩之
    • 雑誌名

      土木学会論文集 特集号(地震工学)

      巻: 79 ページ: 論文ID: 22-13023

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-13023

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大規模地震時の地表面地震動を効率的に評価するための標準地盤データの提案2023

    • 著者名/発表者名
      坂井公俊
    • 雑誌名

      土木学会論文集 特集号(地震工学)

      巻: 79 ページ: 論文ID: 22-13001

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-13001

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地震動と地表断層変位を同時に受ける鋼製ラーメン模型の振動台実験と再現解析2023

    • 著者名/発表者名
      小野寺周・坂井公俊・豊岡亮洋
    • 雑誌名

      土木学会論文集 特集号(地震工学)

      巻: 79 ページ: 論文ID: 22-13016

    • DOI

      10.2208/jscejj.22-13016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 鉄道橋りょう・高架橋群を対象とした下部工単体の固有振動数同定法の検証2023

    • 著者名/発表者名
      和田一範・坂井公俊
    • 雑誌名

      鉄道工学論文集

      巻: 27 ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 地震に伴う構造物の振動特性変化が地震リスクに及ぼす影響評価2023

    • 著者名/発表者名
      久保大樹・坂井公俊
    • 雑誌名

      鉄道工学論文集

      巻: 27 ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Updating proxy-based site amplification map with in-situ data in Osaka, Japan: A Bayesian scheme based on uncertainty projected mapping2023

    • 著者名/発表者名
      Chakraborty, A., Goto, H., and Sawada, S.
    • 雑誌名

      Earthquake Spectra

      巻: 40 ページ: 113-142

    • DOI

      10.1177/87552930231207110

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 常時微動探査から推定される地盤構造と2018年大阪府北部の地震における茨木市の被害分布との関係2024

    • 著者名/発表者名
      後藤彰太・後藤浩之
    • 学会等名
      令和5年度 京都大学防災研究所 研究発表講演会,2024/2/21-22
  • [学会発表] Uncertainty projected mapping: A Bayesian tool for generating site response maps with statistically significant resolutions2024

    • 著者名/発表者名
      Chakraborty, A., Goto, H., and Sawada, S.
    • 学会等名
      EGU24, 2024/4/14-19.
    • 国際学会
  • [学会発表] 単純形状アレーから微動の到来方向を推定する手法の検討2023

    • 著者名/発表者名
      木村春里・友部遼・盛川仁
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合 2023 年大会予稿集, SSS09-P05, 2023.5
  • [学会発表] 疎な解析解を用いた Physics-Informed Neural Networks の学習収束性の向上2023

    • 著者名/発表者名
      佐々木勇人・宮本崇
    • 学会等名
      土木学会第78回年次学術講演会,講演番号CS14-20,広島大学(広島)
  • [学会発表] Non-destructive high-throughput measurement of elastic properties of maize using a novel ultra-micro sensor array and finite element analysis2023

    • 著者名/発表者名
      Tomobe, H., Nakashima, T., Morigaki, T., Yang, M., Yamaguchi, H., Kato, Y., Sharma, V., Kimura, H., Morikawa, H.
    • 学会等名
      ASABE-AIM2023, 2300170, 2023/7/12.
    • 国際学会

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公開日: 2024-12-25  

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