Development of numerical simulation method for prediction of surface earthquake fault behavior

地面地震断层行为预测数值模拟方法的发展

基本信息

  • 批准号:
    12555125
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 8.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    2000
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2000 至 2002
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This research is aimed at developing a new numerical analysis method for prediction of fault behavior, based on model experiments which are to clarify the mechanism of rupture processes of faulting. New experiment techniques using CT scanner and 3D photoelasticity are developed ; the 3D photoelasticity uses new devices and data analysis method. It is shown in the model experiments that the governing mechanism of faulting is the bifurcation that leads to highly variable fault behaviors. Based on this observation, a new analysis method, called non-linear stochastic finite element method (NL-SSFEM) has been developed. This method analyzes the stochastic behavior of unconsolidated soil layers and find the most unstable bifurcated solution that corresponds to the actual faulting.The NL-SSFEM is tuned in applying geo-materials. The validity of the method is verified by reproducing several model experiments carried out by other researchers. For two-dimensional problem of normal or reverse faulting and for three-dimensional problem of lateral sliding, the NL-SSFEM is able to give fairly good evaluation of several parameters of fault configuration and loading. It should be emphasized the variability of these parameters is also well evaluated and that the NL-SSFEM is able to compute the probability of failure. Actual faulting is next studied. The targets are the Nojima Fault (coupled reverse and lateral faulting) and the Shirlongpong Fault (reverse faulting). Constructing a computer model for actual unconsolidated layers, the NL-SSFEM simulates the faulting, and the configuration of simulated faults is compared with observed ones. Good agreement supports the usefulness of the NL-SSFEM as a tool for predicting the fault behavior. The NL-SSFEM provides information about the faulting probability, as the amount of base movement that leads to the surface faulting. Although not verified, the values of the probability seems reasonable from the past data of faulting.
这项研究旨在根据模型实验开发一种新的数值分析方法来预测断层行为,该方法旨在阐明断层破裂过程的机制。开发了使用CT扫描仪和3D光弹性的新实验技术; 3D光弹性使用新设备和数据分析方法。在模型实验中显示,故障的管理机理是导致高度可变断层行为的分叉。基于此观察结果,已经开发了一种新的分析方法,称为非线性随机有限元方法(NL-SSFEM)。该方法分析了未固结的土壤层的随机行为,并找到与实际断层相对应的最不稳定的分叉溶液。NL-SSFEM在应用地质材料时调整了调节。通过再现其他研究人员进行的几个模型实验,可以验证该方法的有效性。对于正常或反向故障的二维问题以及横向滑动的三维问题,NL-SSFEM能够对错误配置和加载的几个参数进行相当良好的评估。应该强调这些参数的可变性也得到了很好的评估,并且NL-SSFEM能够计算失败的概率。接下来研究实际故障。目标是NOJIMA故障(耦合反向和侧向断层)和Shirlongpong断层(反向断层)。 NL-SSFEM为实际的非固结层构建计算机模型,将模拟故障模拟,并将模拟故障的配置与观察到的故障进行了比较。良好的协议支持NL-SSFEM作为预测断层行为的工具的实用性。 NL-SSFEM提供了有关故障概率的信息,因为导致表面断层的基本运动量。尽管未经验证,但从过去的故障数据中,概率的值似乎是合理的。

项目成果

期刊论文数量(100)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
M.Hori, Y.Yamashita: "Proposal of health monitoring system using ACROSS technology"Structural Eng./Earthquake Eng., JSCE. 17. 37-46 (2000)
M.Hori、Y.Yamashita:“使用 ACROSS 技术的健康监测系统的提案”结构工程/地震工程,JSCE。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Hori: "Application of spectral decomposition of Green's function to linear inverse problem"Engineering Analysis with Boundary Elements(special issue on Inverse Problem and Optimization). (2003)
M.Hori:“格林函数谱分解在线性反问题中的应用”边界元工程分析(反问题和优化特刊)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Hori, M.S.Anders, T.Mizutani: "Analysis of periodic shear band formation : model experiments and numerical simulation"Bifurcation and Localization Theory in Geomechanics. 311-319 (2001)
M.Hori、M.S.Anders、T.Mizutani:“周期性剪切带形成分析:模型实验和数值模拟”地质力学中的分岔和定位理论。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
T.Ichimura, M.Hori: "Macro-micro analysis for prediction of strong motion distribution in metropolis"Structural Eng./Earthquake Eng., JSCE. 17. 175-185 (2000)
T.Ichimura,M.Hori:“大都市强运动分布预测的宏观微观分析”结构工程/地震工程,JSCE。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.A-B.Abdo, M.Hori: "A numerical study of structural damage detection using changes in the rotation of mode shapes"Journal of Sound and Vibration. 251. 227-239 (2002)
M.A-B.Abdo、M.Hori:“利用振型旋转变化进行结构损伤检测的数值研究”《声音与振动杂志》。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
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  • 通讯作者:
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