地震等の動的外力に着目したデコルマの形成メカニズムに関する研究

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平成28年度では、プレート境界断層浅部の初期形成時の基礎的な力学特性を理解する第一歩として、前年度に引き続き室内要素試験と数値実験を実施した。室内要素試験では、前年度に得られた知見を基に、試料の整形手法の確立から静的・動的載荷試験および内部組織観察までの試験手順を提案し、その妥当性を紀伊半島沖で採取されたプロトデコルマ層準と推定される試料を用いて検証した。なかでも、K0条件下での定ひずみ速度圧密試験と地震等を想定した動的載荷試験を実施し、試料の巨視的変形特性と微視的構造特性に着目した。その結果、プロトデコルマは半遠洋性堆積物からなる細粒分が極端に多い試料であり、初期状態はランダム組織かつ構造・セメンテーションを有している可能性が高いことを明らかにした。また、プロトデコルマに地震等を再現した動的外力が作用すると、一部の試験ケースでは振動載荷中に圧縮速度が上昇する現象を示し、室戸半島沖の天然のデコルマゾーンから見出された物性変化と類似した結果を示すことが分かった。数値実験では、先述の室内要素試験と物理試験で得られた新たな材料パラメータを適用し、200年に一度の地震等の動的外力と継続的な海洋プレートの沈み込み過程を時系列に沿って再現することで、プロトデコルマの長期的な力学特性を数値解析的に検討した。その結果、プレート沈み込み過程で連続的に発生する静的外力は、デコルマの初期形成要因から排除できることを改めて示し、前年度に得られた解析結果の妥当性を確認した。また、プレート境界断層の熱力学特性を考慮した数値解析を実施する前段階として、地盤材料は他材料と同様に加温により膨張する性質を持つとした熱弾粘塑性構成式の妥当性を検証するために、代表的な等方加熱試験を数値実験で再現した。その結果、材料の膨張を意味する熱膨張係数のみで温度上昇に伴う圧縮・膨張などの熱力学特性を評価できることを示した。