侍の英知である城郭石垣を守る変位計測と数値解析を併用した危険度診断システムの構築

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研究対象は、過去に地震被害があり３Dレーザー測量がある小峰城、松江城、松山城の3名城とした。城壁石垣は異なる場所で被害を受けており，限られたボーリングデータから石垣の基礎や背面の地層構成は把握できている状態ではなかった．そこで，ボーリングデータ(N値）の他に、地質縦断図、表面波探査、弾性波探査等から地球統計学の手法であるクリギング法により、地層ごとの3次元空間地盤モデルを作成した。このモデルからできるだけたくさんの崩壊・変状・無被害箇所を選定し、対象とする石垣を含めた断面を切り出し，基盤面からの2次元断面図を作成した。本研究の数値解析で、局所的な崩壊挙動そのものの現象を表現することではなく，将来的に設計に用いる震度法などに用いることを目的としているため，地盤全体の挙動や応答が把握できる連続体解析のFEMを用い，石垣位置でFEMから得られる応答加速度・速度に着目し，被害との関係性を分析した．本研究では，その解析結果を用いて各地震及び被災履歴による石垣被害要因分析を行った．各地震の被害要因分析は，石垣の各断面について石垣前面の高さと上部勾配及び石垣背面の高さと背後勾配，動的FEM解析による加速度と速度を比較対象とした．石垣の各断面の分析は，橋本の研究により全石垣タイプ，石塁タイプ，半石塁タイプの通常型と突出型，非石塁タイプの通常型と盛土型について行った．被災履歴の被害要因分析は、最大勾配・高さ・天端速度と被災履歴との関係について行った。熊本城石垣の耐震診断では、橋本らが開発した従来の示力線法と異なり1段ごとに積み勾配が異なる積み石に作用する土圧を試行くさび法により算定し，石垣の築石に加わる土圧と石垣の自重による合力の軌跡が下の築石に作用する累積示力線法が用いられている。ただし、他の城壁では石垣形状や地盤が異なるため、累積示力線法による限界水平震度の適用性についての検証を行った．