海溝沈み込みプレート表層デコルマ帯の固着域生成とすべりの地盤力学的解釈

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本課題は，海洋プレート表層部のデコルマ帯の海溝部滑り込み時の変質に伴う力学特性変化を非線形弾塑性理論によって解釈し，プレート境界断層の固着域の生成やゆっくり滑りのメカニズムを土・水連成境界値問題として説明することにより、地震学への地盤力学の積極的な貢献を果たそうとしている．そのため，①デコルマ帯のスメクタイト鉱物のイライト化への変質に伴う粒状特性の具備とその力学特性の弾塑性構成理論化，②スメクタイト鉱物のイライト化への変質過程で生じる鉱物内からの脱水の場の支配方程式への考慮（デコルマ帯で鉱物の変質が生じていると考えられる深度で間隙水圧の発生が観察されている），③非線形弾塑性構成理論と間隙水の生成と移動との連成場としての初期値境界値問題の構成とその解析を実施しなければならない．前年度までに①と②の理論的フレームワークの構築に成功しているが，ただし，弾塑性構成式の精緻化と変質率パラメータの高度化が残されていた。イライト系粘土の力学特性は，従来からの地盤力学の知見として多くが蓄積されているが，スメクタイト系粘土の力学特性は，放射性廃棄物の地層処分に用いる目的で実施されている実験的知見しかない。イライト系粘土への変質を視野に入れたスメクタイト系粘土の力学特性の実験的把握は十分ではなかった。よって当初は，スメクタイト鉱物を主成分とするベントナイト粘土を主な供試体として用いる一連の室内力学試験を計画していたが，コロナウイルスの感染拡大によって，実験を実施することができなくなった。そこで，理論のフレームワークの見直しを行うこととした。そのため，スメクタイト系粘土の弾塑性構成理論に詳しい研究分担者を一名追加し，従来から発表されている実験事実を解釈し直すことで，構成理論の精緻化と高度化を行った。よって，デコルマ帯の力学挙動を記述する初期値境界値問題の定式化を行った。