地震断層発生メカニズムの解明のための非接触変位分布測定を用いたモデル実験

利用非接触位移分布测量的模型实验阐明地震断层产生机制

• 批准号: 09750535
• 负责人: 堀 宗朗
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750535/
• 关键词: 地震断層; 破壊; 非接触変位分布測定; 破壊過程シミュレーション; 逆解析; 分岐; 破壊現象; 画像解析; 非接触計測

阪神大震災以降,直下地震の際の活断層のすベりが引き起こす局所的大被害に関心が高まっている.さらに,超長期にわたって供用される土木構造物には,伏在活断層がすべる可能性も想定しなければならない.基盤内の断層が地表に達し地震断層が形成される場合,引き起こされる強震動は極めて大きい.このような地震断層の被害評価には,断層に伴う地表変形を数値解析する手法が必要である.上記を背景として,本研究は,地表地震断層の新しいモデル実験を行い,断層破壊挙動予測の数値解析手法を開発した.これは,断層発生メカニズムを解明し,それに基づく解析理論を構築することを念頭においている.モデル実験は,ゼラチン供試体のねじりせん断によるリーデル線発生実験である.リーデル線は底部のせん断によって供試体表面に発生する亀裂であり,ねじりせん断をかけることで再現性を向上した.リーデル線の形成過程は高速ビデオカメラによって撮影した.さらに,ビデオ画像の画像解析から変位分布を非接触で測定し,新たに提案した逆解析手法を用いて対応する応力分布を推定した.この結果,分岐が雁行状亀裂形成の支配的メカニズムであることを解明した,これは,1)一様な横ずれせん断が与えられているにもかかわらず周期的な亀裂が発生すること,2)周期的な亀裂は一様に進展せず選択的に進展すること,という観察結果に基づいている.このような分岐現象を巧妙に解析するため,新しい連続体モデルと数値解析手法を構築した.数理的な分岐解析は滑らかな関数を対象とすると有効である.したがって,亀裂の発生・進展が数値的に滑らかに計算されるよう,材料や構造のばらつきを考慮した連続体モデルを作り,このモデルを解析する有限要素法を開発した.この結果,モデル実験で観察された雁行亀裂を再現することに成功した.また,地表地震断層が形成される過程の数値シミュレーションも行った.

Way down the hanshin earthquake, earthquake の interstate の active fault の す ベ り が lead き up こ す bureau of murdered に masato high heart が ま っ て い る. さ ら に, super long に わ た っ て for use さ れ る civil construction に は, fell on active fault が す べ る possibility も scenarios し な け れ ば な ら な い. Base disc の fault に da し が surface earthquake fault が form さ れ る occasions, led き up こ さ れ る strong vibration は extremely め て big き い. こ の よ う な earthquake fault の murdered review 価 に は, fault に with う surface - shaped を the numerical analytical す る gimmick が necessary で あ る. Written を background と し て, this study は, surface earthquake fault の new し い モ デ ル be 験 を い, fault broken 壊 の 挙 move to test the numerical analytical technique を open 発 し た. こ れ は, fault 発 raw メ カ ニ ズ ム を interpret し, そ れ に base づ く を parsing theory to construct す る こ と を thought に お い て い る. モ デ ル be 験 は, ゼ ラ チ ン selected body の ね じ り せ ん is broken に よ る リ ー デ ル line 発 born be 験 で あ る. リ ー デ ル line at the bottom of the は の せ ん broken に よ っ て selected body surface に 発 raw す る growing crack で あ り, ね じ り せ ん broken を か け る こ と で reproducibility を upward し た. リ ー デ ル line formation の は high-speed ビ デ オ カ メ ラ に よ っ て pinch of shadow し た. さ ら に, ビ デ オ portrait portraits の parsing か ら を non - a distribution Contact で し, new た に proposal し た inverse analytic technique を with い て 応 seaborne す る 応 force distribution を presumption し た. こ の results, branching が echelon crack growing form の dominate メ カ ニ ズ ム で あ る こ と を interpret し た, こ れ は, 1) a others な transverse ず れ せ ん が and broken え ら れ て い る に も か か わ ら ず cycle な growing crack が 発 raw す る こ と, 2) cycle な of a growing crack は others に progress せ ず sentaku に progress す る こ と, と い う 観 examine results に づ い て い る. こ の よ う な bifurcation phenomenon を clever に parsing す る た め, new し い even 続 body モ デ ル と the numerical analytical technique を build し た. Mathematical な ambiguities resolution は slide ら か な masato number を like と seaborne す る と have sharper で あ る. し た が っ て, growing crack の が 発 born, progress of the numerical に slide ら か に computing さ れ る よ う, material や construction の ば ら つ き を consider し た even 続 body モ デ ル を り, こ の モ デ ル を parsing す る finite elements method を open 発 し た. こ の results, モ デ ル be 験 で 観 examine さ れ た echelon crack growing を reappearance す る こ と に successful し た. ま た, surface earthquake fault が form さ れ の る process numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン も line っ た.

项目成果

M.Hori and J.Kudo: "Analysis of probabilistic distribution and range of average stress in each phase of heterogeneous materials" Journal of Physics and Mechanics of Solids. 46・3. 537-556 (1998)

M.Hori 和 J.Kudo：“异质材料各相的平均应力的概率分布和范围分析”《固体物理与力学杂志》46・3（1998 年）。

M.Hori & N.Vaikentan: "Rigovous formulation of cvaelc patch in two-dimensional elustic body" Mechanics of Materials. 26. 1-14 (1997)

堀先生

M.Hori and S.Nemat-Nasser: "Universal bounds for effective piezoelectric moduli" Mcchanics of Materials. 30. 1-19 (1998)

M.Hori 和 S.Nemat-Nasser：“有效压电模量的通用界限”材料力学。

S.Nemat-Nasser and M.Hori: "Micromechanics: Overall Properties of Heterogeneous materials (second edition)" Elsevier, 800 (1998)

S.Nemat-Nasser 和 M.Hori：“微观力学：异质材料的整体特性（第二版）”Elsevier，800 (1998)

M.Hori and N.Vaikunthan: "Analysis of smooth crack growth in brittle materials" Mcchanics of Materials. 28. 33-52 (1998)

M.Hori 和 N.Vaikunthan：“脆性材料中平滑裂纹扩展的分析”材料力学。