2017 Fiscal Year Annual Research Report
Construction and evaluation of robust and resilient infrastructures for both inter- and intra-plate earthquakes
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17H01287
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
清野 純史 京都大学, 工学研究科, 教授 (00161597)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮島 昌克 金沢大学, 環境デザイン学系, 教授 (70143881)
鈴木 崇伸 東洋大学, 理工学部, 教授 (50256773)
酒井 久和 法政大学, デザイン工学部, 教授 (00360371)
野津 厚 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 港湾空港技術研究所, 領域長 (60371770)
飛田 哲男 関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (00346058)
庄司 学 筑波大学, システム情報系, 准教授 (60282836)
小野 祐輔 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (00346082)
鍬田 泰子 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (50379335)
古川 愛子 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00380585)
奥村 与志弘 関西大学, 社会安全学部, 准教授 (80514124)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 内陸型・海溝型地震 / 強靭化 / 頑強性 / 社会インフラ / 地震断層 / 液状化 / ライフライン / 耐震設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
道路・鉄道盛土が震動により被害を受け、その後津波によって被害を受けた場合や、液状化による地盤被害の後に津波が襲った場合でも、全て津波力による被害関数に組み込まれているのが現状である。内陸型地震として1995年兵庫県南部、2004年中越、2007年中越沖、2016年熊本、海洋型地震として2011東日本太平洋沖等の地震に注目して、ライフラインの被害原因の分析と対応策の検討を行った。海溝型地震としては、2011年の東北地方太平洋沖地震の強震動と液状化の複合作用による上・下水道埋設管路の物理的被害の分析を行った。2016年の熊本地震のような典型的な内陸活断層による地震に対しては、地震動の揺れに加えて断層変位の影響を考慮した分析に基づく整理を行った。この地震では水道管路の空気弁などの付属設備の被害による漏水も多く見られたため、その発生メカニズムについて検討した。また、既存サイホン縦断方向の地震時挙動や石積橋梁の被災メカニズムについて動的解析によって明らかにし、その耐震性能を照査した。
空間的な拡がりを持つ道路・鉄道盛土や河川堤防、海岸土堤、ライフライン施設に関する既存の設計法やガイドラインは津波力と地震力の複合作用には言及していないため、これを精査して地震・津波に対する頑強性・強靭性を評価すべき項目を洗い出した。また、ライフライン系は空間的な広がりを持つ施設が多いため、断層を跨ぐような構造物が多数存在する。本年度は特に橋梁を対象に地盤の揺れと地盤の変位の両面から頑強性・強靭性を評価した。社会インフラは、内陸型・海溝型の地震を問わず、まず強さで抵抗しなければならず、主にハード対策による抵抗力、すなわち『頑強性』を評価し、定量化した。SPH法に基づく数値解析により、橋梁の上部構造に作用する津波荷重の数値モデル化と、それによって与えられた津波力に対する橋梁の被害レベルの評価を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
社会インフラの頑強化・強靭化を効率的に進めるための地震動の包括的な評価手法の開発に関しては現地調査および微動観測を行い、地震動の空間的な分布特性を反映させるための方法論の構築を行なっている。さらに、グリーン関数としての地震動と地盤構造の推定や地表面断層の出現位置の検討も継続している。強震動パルス生成域という概念を取り入れた長周期成分を含む永久変位に対する新たな手法の検討も含め、引き続き研究を進める。
社会インフラとして、2011年東北地方太平洋沖地震において強震動と液状化の複合作用による上・下水道埋設管路の物理的被害が顕著に現れたエリアを選定し、これらのエリアを対象としたボーリング調査、土質試験、透水試験、表面波探査等による地盤データに基づいて有効応力解析を実施し、埋設管路の動的応答諸量の特徴を定量的に明らかにした。老朽化に伴うライフラインの劣化が地震時の性能にどのように影響するかの検討も引き続き行っている。津波作用を受ける社会インフラの物理的損傷のメカニズム解明のための数値解析も行った。SPHに改良を重ね、津波災害や斜面などの地盤災害の数値解析モデルを構築した。また、与えられた入力に対して、現状の耐力がどの程度なのか、どのような補強をすればどの程度耐力が向上するかに着目しながら、数値モデルの妥当性検証のための実験も今後行う予定である。。
災害への対応力や災害からの回復力を保持するために、ハード・ソフト対策による回復力、すなわち『強靭性』を評価し、定量化を進めている。まず、海溝型、内陸型双方の地震動挙動の把握とそれによる埋設管路の応答の特性を明らかにするとともに、一刻も早く機能回復できるための上水道ネットワークのレジリエンスについて検討を行っている。また、沿岸都市部に集積する重要インフラを対象に、過去の被災からの復旧状況を精査してその強靭性の評価を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、以下の項目に力点を置いて研究を推進する。
社会インフラの頑強化・強靭化を効率的に進めるための地震動の包括的な評価手法の開発に関しては、前年度に検討した強震動パルスを含む長周期・長継続時間地震動や2016年熊本地震の際に断層近傍で観測されたフリングステップを含む強震動の検討を行い、断層変位をライフラインシステムに反映させるための方法論を展開・適用する。さらに、平成29年に台湾で発生した花蓮地震の調査を行う計画を立て、断層近傍の地震動の詳細な検討も視野に入れる。断層変位を含む強震動及び津波の影響を考慮したインフラの頑強性評価と定量化に関しては、各種社会インフラを対象とした前年度からのプログラムの改良を受け、パラメトリックな3次元数値解析を継続し模型実験に取り組む。また、道路・鉄道盛土や地中構造物の耐震設計に必要な変位・ひずみ分布の簡易推定を行う。津波に関しては、浸水深と津波速度の関数としての津波力を算出し、橋梁や上水道・ガス添架管への影響を検討する。断層変位を含む強震動及び津波の影響を考慮した橋梁を始めとするインフラの強靭性評価と定量化に関しては、引き続き解析・検討を続ける。2011年の東日本大震災では、ガソリンなど復旧・復興に欠かせない物資の供給が停滞したことが大問題となったが、ライフライン全体に対して地震リスク評価手法と定量化の方策を検討する。
さらに、設備の経年の影響、極めて強い揺れの影響分析を進めるとともに、リスク評価指標の定量化に取り組み、それに基づく頑強化・強靭化の方策の検討を始める。さらに、個々の社会インフラの耐震/耐津波性能、およびネットワーとしての社会インフラの頑強化・強靭化指標のプロトタイプの作成を進める。
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[Journal Article] Mitigation of Liquefaction-induced Large round Displacement by Using Gravel and Geosynthetics -Validation by Model Experiment2017
Author(s)
Hendra, S., Serikawa, Y., Nakamura, M., Sugita, W., Kawasaki, H. and Miyajima,M
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Journal Title
Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A1 (SE/EE)
Volume: Vol. 73, No. 4
Pages: I_704-I_710
Peer Reviewed
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