【研究領域課題番号】19K04009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

境界積分方程式法 / 地震サイクルシミュレーション / 構造不均質 / 地震 / 断層 / 破壊 / 不均質構造 / XBIEM / 震源物理学

【研究成果の概要】

本研究の目的は、拡張積分方程式法（XBIEM）を用いて、地震サイクルシミュレーションを不均質媒質中へ拡張することにある。この現実的な不均質構造中での自発的な核形成、動的破壊伝播開始と進展、地震後の強度回復、その後の地殻応力載荷という地震発生サイクルシミュレーションを行う。現実的な不均質構造中でのサイクルシミュレーションを行う技術開発を進めており、今年度は、付加帯構造という沈み込み帯に特徴的な構造不均質が地震発生の応力載荷過程に持つ効果を調べることを目的として、構造の２次元断面を単純化した「三角付加帯モデル」においてモードIIの面内破壊問題を考え、弾性変形を計算するための数値計算コードを拡張型境界積分方程式法 (XBIEM)を用いて開発した。

固着域においてバックスリップを与え、上盤の付加帯と下盤のプレートの剛性率コントラストを系統的に変化させて、上盤・ 下盤におけるバックスリップの分配、海底地殻変動の大きさ、およびプレート境界応力載荷量の定量 的変化を数値解析で調べた。同一バックスリップ量に対して、上盤の剛性率が小さくなるにつれ、上盤変位への分配量が増し、海底地殻変動は大きくなる方向に変化し、既往研究と調和的な変位場応答を得た。これに対して応力場は、空間分布はそのままに剪断応力の絶対値が小さくなる応答を示した。これは、地震サイクルにおいて、低剛性率の付加帯構造があると応力載荷レートが下がることを意味する。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】16K05532 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

境界積分方程式法 / 地震 / 断層 / 亀裂 / 動的破壊 / グリーン関数 / マグニチュード / 地震密度変化 / 地震重力変化 / 境界席分方程式法 / 界面 / 地震断層 / 地殻不均質構造

【研究成果の概要】

本研究では2次元拡張境界積分方程式法（XBIEM）の数値計算コードの開発をおこなった。線表面要素に載荷された一定牽引力に対する無限一様等方性媒質の過渡的な変位応答および応力応答のカーネル関数に対して、閉じた関数形での陽的な表現を全て導出した。 また、媒質界面を横切る動的破裂をシミュレートする際に必要となる陰的なタイムステッピングスキームを提案した。完成したXBIMコードを用いて、媒質不均質性が地震の動的破裂伝播に及ぼす重要な影響を抽出するためのシミュレーションをおこなった。結果、媒質コントラストに起因する透過・反射波の作り出す応力により、破壊進展が促進・停止する媒質効果が明らかにされた。

【研究の社会的意義】

高度化する観測研究は従来見えなかった媒質境界と地震の動的破壊の関係を明らかにし、今後の事例の蓄積は地震発生機構の理解への重要な手がかりとなる。一方、これらの地震破壊現象の定量的理解に必要となる「不均質媒質中の地震破壊進展の理論的研究」は、従来の理論研究が均質媒質中に限られ対応できない状況が続いてきた。本研究では、不均質媒質を取り扱う地震破壊の理論研究に取り組む。地震開始や停止の位置と構造不均質との関係が理論的に示されたならば、現在不確定性が非常に大きい強震動予測における想定シナリオ地震の断層モデルパラメタに拘束を与えることができる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】15H03715 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

日本海溝 / 太平洋プレート / 海洋地殻 / 流体循環 / 地殻熱流量 / 電磁気探査 / 沈み込み帯 / 温度構造 / 南海トラフ / 熱流量 / 電気伝導度 / 浸透率 / 火山 / テクトニクス / 間隙流体 / 地震 / 断層 / 比抵抗 / アウターライズ

【研究成果の概要】

日本海溝海側の太平洋プレート上において、地殻熱流量が3～5 kmのスケールで顕著な増減を繰り返すことを明らかにした。この短波長変動は、海溝近傍でのプレートの曲がりによる海洋地殻の破砕、それに伴う流体循環の発達が、不均質に進行することを示すものと考えられる。また、同じく日本海溝海側での海底電磁気探査データから比抵抗構造を求めることにより、太平洋プレートの上部における水の存在、その海溝へ向かっての変化に関する情報を得ることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】25800253 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / スロー地震 / 摩擦 / 破壊 / 東北地方太平洋沖地震 / 断層 / 沈み込み帯 / シミュレーション / 動的破壊 / 東北沖地震 / 大地震 / 前震 / 動的弱化 / 滑り速度強化 / 地震発生物理学 / レオロジー / 断層構成則 / 地震破壊 / 超巨大地震

【研究成果の概要】

2011年東北地方太平洋沖地震について，前震による低速な余効滑りと本震による高速滑りの観測データをも用いて，広い速度レンジでの天然断層の摩擦特性を推定した．摩擦特性の推定のために，境界積分方程式法を用いた数値計算を行い，観測により求められた滑りを入力として得られた応力変化を計算した．その結果，前震の余効滑り領域において，10**-6 [m/s]程度の低速滑り時には弱い速度強化特性を示したのに対し，1 [m/s]程度の高速滑り時には強い速度弱化特性を示していたことが明らかとなった．

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】25400441 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 断層 / 動的破壊 / 協会積分方程式法 / 亀裂 / 境界積分方程式法 / 不均質媒質 / 体積震源 / 破壊 / 地震発生物理学 / 媒質境界

【研究成果の概要】

我々が提案する拡張積分方程式法（XBIEM）は元々メッシュフリーで境界面・破壊面 形状に制限のない解析法であるが、我々がこれまでに開発した数値計算コードは平面媒質境界を横切る平面亀裂の単純な幾何配置の問題に留まる。これを前進させ、複雑な媒質境界との力学的相互作用を厳密に考慮しながら破壊経路が自在に選択可能な高度化された計算コードを開発をその数学的基礎づけと共におこなう。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】25400440 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 流体 / 脱水反応 / 破砕 / ダイラタンシー / 摩擦発熱 / スロースリップ / 震源破壊 / 断層

【研究成果の概要】

流体の効果に焦点を当て、物理過程のみならず化学過程をも考慮に入れて、動的地震破壊過程についての数理的・数値的解析を行った。ここで、物理過程としては、摩擦発熱、破砕、流体・熱拡散を、化学過程としては、脱水反応を仮定した。特に、上記の効果が地震発生の多様性にどのように関与するかという事について検討を行った。計算によると、脱水反応が滑りにより生成したダイラタンシーと相互作用する際に、持続的なゆっくり滑りが生じ、ダイラタンシーがほとんど生じない場合、通常の地震滑りが起こることがわかった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】23244092 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

観測手法 / 宇宙線透視 / 重力 / 火山 / 断層 / 地震

【研究成果の概要】

ミューオン以外の荷電粒子の影響は、ミューオン透視観測にとって最大の誤差要因である。これを低減するため、多層のミューオンセンサーと鉛層とを互層させる方式を開発した。この高精度化されたミューオン透視データと、重力異常データとの同時インバージョン手法を開発し、3次元密度構造を高い空間分解能で推定することに成功した。
また、桜島など、火道の口径等の幾何形状がミューオン・ラジオグラフィーで決定された火山では、観測された重力変動から火道内のマグマ頭位の変動を推定することができるようになった。また、推定された頭位と、火山爆発活動とが対応することがわかった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31

【配分額】47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】22540429 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震現象 / 境界積分方程式法 / 動的破壊 / 亀裂 / 不均質媒質 / 地震 / 弾性動力学 / 破壊 / 断層

【研究成果の概要】

本研究では不均質媒質中での形状自由な断層挙動の解析を可能にする新たな計算法の開発に取り組んだ。定式化には、任意形状の亀裂の解析に適した境界積分方程式法(BoundaryIntegralEquationMethod:BIEM)を基に、これを不均質媒質に拡張する(eXtendedBIEM=XBIEM)。アイデアは、不均質媒質を区分的に均質媒質とみなしてBIEMを適用し、媒質界面で解を接続する点にある。本研究ではモードIII型断層に対して手法開発を行った。まず、各均質媒質において追加で必要となる表面積分方程式を導いた。そこで新たに現れる表面トラクションがソースとなる核関数の離散表現式の完全に解析な導出を行った点が第一の貢献である。次に、この核関数を用いてXBIEM数値計算コードの開発を行った。本研究の第二の貢献は、媒質表面要素と破壊要素が相互作用する場合に新たに必要となる陰解法時間更新スキームを提案したことである。これらを実装した計算コードを作成し、トラクション核関数の正しさ、および境界接続法の安定性と精度の検証を行った。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】21740320 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 断層 / 構造 / 稠密アレイ観測 / 余震 / 断層破砕帯

【研究成果の概要】

2008年岩手・宮城内陸地震の断層破砕帯を横断する測線上で、計120点の地震計を高密度に展開し、約10日間にわたり連続波形記録を取得した。この波形記録を用いたトモグラフィー解析をおこなうことで、断層破砕帯の微細構造を推定した。その結果、既存の断層に対応すると考えられる低速度帯がイメージングされた。これらの低速度帯は地殻内に存在する流体やクラック等を意味している可能性があり、断層強度は低いことが示唆される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】20246079 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / NATM / 埋設管 / 地盤変形 / 断層 / 堆積層 / 遠心模型 / 重力場模型 / 遠心模型実験 / 構造工学・地震工学 / 地盤工学

【研究成果の概要】

地震時においてトンネル被害が想定される比較的固結力が小さな地山を対象として、(1)地震動に伴うせん断変形を受ける土被りが小さなトンネル、(2)地震により大きな地圧を受けるトンネル、(3)下部基盤層の断層変位に伴う変形を受ける堆積地盤中のトンネル、の地震時挙動を調べるための各種模型実験手法を開発し、それを用いた実験と数値解析を行うことにより、地震時のトンネル構造部と地盤の相互作用を含めた地震時安定性を明らかにするとともに、その耐震補強法の提案を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】15740277 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 破壊 / 断層 / 有限要素法 / 予測 / 境界積分方程式法 / 亀烈 / 弾性動力学 / 分岐 / 亀裂 / 破壊伝播 / 地震波 / 分岐現象

【研究成果の概要】

地震の破壊経路の理論的予測を行う数値シミュレーションには、従来、境界積分方程式法が用いられてきた。この手法は、「断層面形状」の自由度が高いという特性から広く利用されるようになってきたが、反面、「不均質媒質」中の破壊現象の取り扱いは不得手である。
地殻には不均質構造が普遍的にある(例:地下浅部堆積層と深部基盤岩の境界)。不均質境界に向かう破壊成長は、媒質の弾性定数の不連続分布の力学的効果により破壊経路が変化する可能性が考えられる。そこで本年度、「不均質媒質中」の「破壊経路が自己選択しうる計算法」を新たに開発した。
定式化には有限要素法を用い、2次元せん断(モードII)破壊問題を考える。有限要素法は、不均質性の導入は容易であるが、要素内の変位補間関数の連続性により隣接節点間の変位の不連続(=破壊)の表現は不得手であり、「破壊経路自己選択法」の実現の障害となる。この解決のため、欠損を含む工学材料の引張破壊(モードI)解析に対して最近新しく提唱された「粒子的変位場による離散化法(FEM-β, Hori et al., 2005)」を適用した。引張破壊と異なり、地震のせん断破壊では法線ひずみを保ちつつせん断ひずみ成分が解放される。この特有の境界条件をFEM-βにおいて満足さすことによりモードIIのせん断破壊による生じる静的応力場・ひずみ場解析を行った。
層構造媒質内に、層境界と直行する向きに断層破壊面が存在する状況を考える。この場合、応力に関しては不連続をまたぎ連続的な分布になるのに対し、ひずみに関しては構造境界に沿って不連続を含む分布になることがわかった。また破壊先端が境界に近い程、境界付近でのひずみ不連続性は大きくなる。この解析より、もし破壊基準が応力だけでなくひずみ依存性をも含む場合には、断層面延長方向と異なる方向の境界に沿う破壊経路が新たに選択される可能性が示唆される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】3,700千円 (直接経費: 3,700千円)

【研究分野】固体地球惑星物理学

【研究領域課題番号】15340143 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

断層 / 鉱山 / 地震 / 摩擦 / 温度計 / 強度 / 滑り / 発熱 / 温度 / 大深度 / 南アフリカ

【研究成果の概要】

断層の滑り摩擦の絶対値を知るために、来るべき地震の断層のすぐそばに精密温度計のアレーを設置するという世界で初めての観測を行った。南アフリカの金鉱山に、地下3kmでの採掘活動が大規模な地質断層のそばで行われているところがある。我々は、この地点で長さ30m程度の多数のボーリングを行い、コアと、孔内ビデオ映像の詳細な解析により、厚さ20mを超える複雑な断層帯の構造を三次元的に描きだした。その結果、断層帯の片側と母岩の境界の厚さ10cm程度の部分だけが、損傷が激しく、際だった弱面になっていることが見出された。この構造は面をつらぬくボーリング孔がカバーする全範囲(10x10m程度)にわたって連続しており、また、相当に平面的であった。この面を中心に、距離1m以内に多くの温度計を設置することができた。断層帯は、主に母岩の砕屑物が固結した岩石でできていたが、その中で面構造を示す部分はごくわずかであった。数センチの厚みで、剪断の集中による葉状構造が観察される所は他にも数カ所あったが、先に述べたものだけが、ぼろぼろの状態で、全ての掘削孔で、この面を通る部分だけ、壁の材質がリング状に失われていた。連続観測された温度データは非常に安定で、この鉱山で発生が期待されるM2-3クラスの地震が、上述の弱面で起こった場合、その滑り摩擦強度が、実験室から予想される値の1/10程度でも、測定することができるほどである。これは、いわゆる地殻応力問題で取りざたされている断層強度の範囲の全域をカバーできていることになる。地震によって起こった発熱による周辺岩盤温度の時間変化をみるこの観測では、地震後1ヶ月ほどのデータが必要だが、地震の被害を受けやすい断層直上での観測であるため、地震後に観測機器にアクセスできなくなる可能性もある。そのため、データの収録、伝送、電源供給方法は無線を含めた多重化を行った。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】16,100千円 (直接経費: 16,100千円)

【研究分野】構造工学・地震工学・維持管理工学

【研究領域課題番号】15656110 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 断層 / 交通施設 / 震災対策 / 耐震設計 / 地震動 / 台湾・集々地震 / トルコ・ボル地震

【研究成果の概要】

断層による高速鉄道の走行安全性を検討するため、噴火活動に伴う地殻変動により被災した橋梁の損傷を解析し、断層変位に関する情報が与えられれば橋梁の損傷を解析できることを示した。また、基礎免震を用いることにより、断層変位よる杭基礎の損傷を低減できることを明らかにした。
断層モデルを用いて米国Landers地震と模擬的な断層による地震動特性を断層破壊の速度や断層による永久変位に着目して解析し、その特性を明らかにした。また、高速走行車両が走行直角方向に地震動を受ける場合を対象として、高速走行車両の振動特性をボギーと車体の弾性固定とダンパー特性、レールと車輪の非線形接触条件と車輪フランジのレール乗り上げに着目して検討し、断層変位を含む任意の地震動に対して動的解析可能な非線形履歴モデルを提案し、開発した。従来のモデルが、正弦波に対する線形系の車両の安定性を検討できるだけだったことに比較し、本モデルは断層変位を含む任意の地震動に対するレールと車輪の非設計接触条件を考慮して解析できる点で、大変ユニークなモデルである。
このモデルを用いて、米国Landers地震や模擬的な地震断層による地震動の他、1995年兵庫県南部地震で観測された断層近傍地震動を作用させて、断層横断部における高速走行車両の安全性を解析した。この結果、高速走行車両はロッキング振動が卓越し、車輪がレールから浮き上がった状態でレールが車両走行方向とは直角に移動すると容易にレールに対するフランジによる車輪の相対変位拘束機能が失われ、高速走行車両は脱線するというメカニズムを明らかにした。さらに、路面走行時よりも橋梁走行時の方がはるかに高速走行車両の脱線が生じやすいことも明らかにした。本解析モデルは、今後、断層横断箇所を走行する高速車両の地震安全性を検討するために、有効に活用できると考えられる。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】3,500千円 (直接経費: 3,500千円)

【研究分野】構造工学・地震工学

【研究領域課題番号】13450184 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 断層 / 交通施設 / 震災対策 / 耐震設計 / 地震動 / 台湾・集々地震 / トルコ・ボル地震 / 橋梁 / 地震対策 / 鉄筋コンクリート / 免震設計 / 新技術

【研究成果の概要】

首都圏に代表されるように、近年の都市機能の円熟化と複雑化にともない、大地震時といえども都市機能の停止が許されない時代を迎えており、インフラストラクチャーの地震被害に対して、いつまでも大地震時には損傷はやむを得ないといった発想ではなく、積極的に地震被害を受けず、地震後の復旧も必要としない構造物を開発することが求められるようになってきている。本研究は、このような背景の下に、大地震時に要求される曲げ変形特性を有しつつ、地震によって損傷せず、従って地震時にも機能を確保できると同時に、地震後に復旧が不要な橋脚を開発しようとするものである。
このため、橋脚の曲げ塑性変形によって損傷を生じるのは塑性ヒンジ領域と呼ばれるわずかな領域でしかないことに着目し、この領域に高性能ゴム等の復元力特性に富み、高面圧に耐えられる新材料を用いると同時に、高強度の鋼棒等によって軸方向にプレストレスを導入する等によって、目標とする4%ドリフトまでの橋脚変形に対して、塑性ヒンジ部の損傷を大幅に軽減できる橋脚の開発を目指した。
本研究では、塑性ヒンジ部に設置可能な材料の選定からスタートし、高面圧下での繰り返し載荷実験等から、免震支承に使用される高減衰ゴムがこれにふさわしいことを明らかにした。次に、塑性ヒンジ領域に高減衰ゴムをどのように設置するかについて、基本設計法を開発し、これに基づいて5体の1/8模型(断面400mm×400mmの正方形、有効高さ1.35m)を用いた繰り返し載荷実験を行った。この結果、ゴム層と橋脚躯体およびフーチングは固定する必要のあること、橋脚躯体とフーチング間の過度なせん断変形を防止するためにせん断キーが有効であること、これらを与えることにより開発目標とする4%ドリフトの変形に耐える構造とできること等を明らかにした。さらに、ファイバー要素解析に基づいて、軸方向鉄筋やコンクリートの損傷特性を分析した。こうした結果に基づいて、改良版の橋脚模型の設計方法を明らかにし、新たに6体の1/8模型に対する繰り返し載荷実験を行い、塑性ヒンジ区間にアンボンドのPC鋼棒による引張抵抗メカニズムやゴム層厚等の効果を検討した。この結果、開発目標とする4%ドリフトまで損傷を軽減した橋脚を建設可能であることを明らかにした。ただし、今後の課題として、塑性ヒンジ区間では、一般の鉄筋ではなく、より変形性能の高い鋼材を使用することが求められることも明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】13,600千円 (直接経費: 13,600千円)

【研究分野】構造工学・地震工学

【研究領域課題番号】13305032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地表地震断層 / ライフライン / 撓曲 / グラーベン / 耐震設計 / 数値解析 / ばね一梁モデル / 断層 / 社会基盤 / 防災 / 地震 / 地表・地震断層 / 地震防災

【研究成果の概要】

1999年に発生した台湾集々地震およびトルココジャエリ地震に見られたように,地下の断層破壊に伴う地表面の変状(地表地震断層)は社会基盤施設に大きな脅威を与えている.地表地震断層に対する社会基盤施設の耐震性向上を目的として,本研究では,1)地表地震断層の出現位置と変状量に対する活断層の破壊形態(逆断層と正断層および断層破壊角)の影響,および活断層より地表面に至る堆積構造(堆積層の厚さと硬軟)の影響を,既往地震における事例の分析,重力場と遠心載荷場における断層破壊の伝播に関する模型実験および有限要素法を用いた数値解析により明らかにし,さらに2)断層破壊による地盤の変状に対する地中ライフライン構造物の変形性状を実験的に解明するとともに耐震設計用数値解析モデルの開発,を行った.
この結果,堆積砂層中の断層破壊には地盤の拘束圧が極めて大きな影響を与えており,既往研究による拘束圧の小さい重力場での実験では不十分であり,拘束圧の大きい遠心載荷場の実験が不可欠であることを示した.遠心載荷場の実験および数値解析から断層変位が地表面に到達するための諸条件やその発生位置に関し多くの有用な知見の集積が行われた.これらの知見と情報は地震断層の出現位置や地震変状の大きさの予測に活用される.また地表地震断層による地盤の大変位に対する地中ライフライン特に埋設管路の変形特性と地盤との相互作用が解明され,これらの結果をもとにの耐震設計用数値解析手法が構築された.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2004

【配分額】45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)

【研究分野】構造工学・地震工学

【研究領域課題番号】12555134 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 断層 / 交通施設 / 震災対策 / 耐震設計 / 地震動 / 台湾・集々地震 / トルコ・ボル地震

【研究成果の概要】

我が国では多数の内陸活断層が存在し、道路、鉄道等の線状ライフライン施設はどこかでこうした活断層を横切らざるを得ない宿命にあることから、近い将来、断層変位による線状ライフライン施設の被害が生じ、これに対する対策が求められるようになると考えられる。本研究は、このような背景の下に始められたものであり、本研究の結果、以下の成果が得られた。
1)過去の大地震(濃尾、北丹後、北伊豆、兵庫県南部、トルコイズミット、トルコドウセ、台湾集集、の7地震)における断層変位を整理した結果、断層沿いの各点で観測された断層変位は、Mwが7程度の地震ではほとんどの場合には3m以内であること、Mwが7.5程度の地震では70%程度の場合には3m以内であること、を確認した。また、断層直上での地震動強さを推定するために、福井地震の地震動シミュレーションおよび距離減衰式の見直しを行った。
2)2000年鳥取県西部地震の際に賀祥ダムに生じた本体の変位を解析し、本体が数十cmほど変位し、貯水池の水位が急低下したことを明らかにした。この実地調査結果を数値シミュレーションし、伏在震源断層の断層運動によって震源域に地盤変位が生じ、それが原因となって、ダムの変位や貯水位の低下が生じたことを明らかにした。
3)1999年トルコ・ドュツェ地震によって被災したボル高架橋を対象に、断層変位によって杭基礎で支持された橋に生じる被災メカニズムを明らかにした。この結果、杭の被害は断層変位が生じる面の上下3m程度の範囲で生じ、曲げ破壊とせん断破壊が生じることを明らかにした。
4)地下免震工法によって断層変位による杭基礎の損傷を低減させる工法を提案し、その適用性を明らかにした。この結果、杭基礎周辺に発泡スチロールからなる免震層を設けることにより、杭の損傷は低減されること、フーチングを介して地盤から杭に作用する地震力に対する配慮が重要であること、杭径の数倍程度の深さまで免震層を配置しないと、免震効果が得られないことを明らかにした。
5)有珠山噴火に伴う地殻変動により損傷を受けた多径間ラーメン橋を対象とし、地殻変動を断層変位と見立てた解析を行った。地殻変動を強制変位としてプッシュオーバーアナリシスにより解析した橋脚の損傷は実際の被害とよく一致し、解析手法の妥当性が検証された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2000 - 2002

【配分額】12,600千円 (直接経費: 12,600千円)

【研究分野】地質学

【研究領域課題番号】10894019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 震源域 / 地質学 / 地球物理学 / 断層 / ホームページ

【研究成果の概要】

本企画調査では,6月に次のようなアンケート調査を「地質学と地震メーリンググループ」上で行なった(本質部分のみ抜粋).1.地震が科学的な方法で予測できるとお考えですか?2.1の肯定に基づいた地震予測研究に興味がありますか?3.自分のテーマ(仕事)を地震予測に繋げていく考えはありますか?回答下さった多くの方が地震の科学的な予測について希望のある考え方をしていることがわかった.ただし,地震の発生はおそらく決定論的に予測できないであろうこと,そして予測が確率論であるとするなら,確率を上昇させる過程を含む研究が必要となること,などが確認された.続いて,7月には地質調査所において震源域物質プロジェクト予備会議が,そして,9月初旬には長野県松代市において本会議が開催された.これらの会議を通して,震源域物質の研究はどのような方法をたどればよいのかについて9つの提案がなされた.また,震源域物質の研究に興味を持つ方々の自己紹介や,研究紹介を行なうホームページが開設された.
震源域物質プロジェクトの会議を通して,地震の発生機構を明らかにするには,断層内物質の研究だけではなく,それを含めた幅の広い視野からの研究が必要であることが浮かび上がってきた.テーマには断層内物質を含めてそれを取り囲むテクトニックセッティングの研究が含まれている.上記の9つの提案を基本として特集号が作成され,出版された.この編集にあたり総タイトルもより広い視点を表すように「震源域物質研究プロジェクト」から「地震断層解析プロジェクト」とされた.この特集号はそれらをまとめて今後の我々の研究の一里塚にすることを目的としている.本企画調査で提案されたサイエンスプランが近い将来,再び総力を上げて特定領域研究に挑む日が来ることを願っている.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】1998

【配分額】3,100千円 (直接経費: 3,100千円)