断層近傍での地震動と地盤の変形に関する研究

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浅い所で断層が動き、その上に堆積層がある場合、断層変位は堆積層内をどう伝わり、地盤がどう変形するかに関し、逆断層の場合について、以下の様に検討を加えた。1 基盤の変位により地盤がどう変形するか見るため、幅60cm×奥行き15cm×高さ20cmの容器に砂を詰め、容器底面の片半分を油圧ジャッキで上げて、底面の変位に伴い砂中にどの様に滑り線が生じ、どう変形するかを実験により調べた。その結果、底面の変位を増すにつれ、砂地盤の下部から上部へ向けて変形及び滑り線が発達していくのがみられた。滑り線は、複数発達したり、雁行しながら表層へ向かうのが観察されたが、個々の滑り線については既往の研究で指摘されている対数螺旋でかなりよく表現された。2 次に個別要素法と有限要素法により実験のシミュレーションを行った。個別要素法については、5000個の粒子を用いて解析し、実験と比較した。解析で変形が集中した領域と実験で滑り線がみられた領域は一致し、この問題への適用可能性が示されたが、解析で変形の集中する領域は粒子10個程度の幅を持つため、今回用いた粒子数では、滑り腺の位置や地盤の変形を詳細に表すには至らなかった。有限要素法については、実験で滑り線がみられた所にジョイント要素を配して滑りの集中を表現すると共に、周囲の地盤はキャップモデルを用いてその非線形挙動を表して解析した。その結果、底面の変位に伴う変形形状や滑り腺に変形が集中する様子などを比較的よくシミュレートできた。3 動力学断層モデルによって地震動を作成し、予想される滑り線をジョイント要素、周囲の地盤をキャップモデルで表した表層モデルに入力することで、有限要素法により、45度の逆断層を沖断層が覆っている場合に、どの程度の断層の動きで表層にまで滑りが達するかを、パラメトリックに検討し、予測を試みた。その結果、沖積層厚の数パーセントから10パーセント程度の変位が生じると沖積層下部から表層にまで達する滑りが生じる可能性があることが示された。