【研究分野】構造工学・地震工学

【研究領域課題番号】13555135 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

液状化 / 側方流動 / ライフライン / 地震 / 防災 / 地震災害 / 被害予測

【研究成果の概要】

液状化地盤の側方流動は,一般的に100m四方の広範囲の地域にわたって生ずることから,地盤・地形条件および護岸条件などの大量の情報を効率的かつ統一的に処理してデータベースを構築し,これをもとに広域に及ぶ地盤変位を精度よく推定することが必要である.
本研究では,1)既存の研究成果を発展させて地盤変位の予測手法と側方流動が構造物や埋設管路に与える影響の予測手法の確立を図るとともに,2)地盤変位の予測およびライフライン施設の予測に向けて広域に亘る地盤・地形情報,護岸構造に関する情報および構造物や埋設管路等の位置と種別に関する情報の統一的データベースの構築方法に関する研究を行った.さらに神奈川県防災局の協力を得て川島市の埋立人工島3島の地盤条件と護岸構造情報のデータベース化を行い,液状化と側方流動の予測を行った.
地盤変位の予測手法に関しては,傾斜地盤における流動および護岸移動に起因する流動の双方について側方流動発生のメカニズムを重力場および遠心載荷場における模型地盤の流動実験により明らかにした.既往地震における流動地震における流動事例に分析結果と実験結果を統合することにより,側方流動量の予測手法を開発した.
側方流動による地盤変位と地盤ひずみに対する埋設管路の被害予測システムを開発した.兵庫県南部地震等の既往地震において実測された地盤変位と分布および水道管路の被害状況と予測システムによる推定結果を比較することによりシステムの有効性を検証した.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】10,400千円 (直接経費: 10,400千円)

【研究分野】構造工学・地震工学

【研究領域課題番号】13305032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地表地震断層 / ライフライン / 撓曲 / グラーベン / 耐震設計 / 数値解析 / ばね一梁モデル / 断層 / 社会基盤 / 防災 / 地震 / 地表・地震断層 / 地震防災

【研究成果の概要】

1999年に発生した台湾集々地震およびトルココジャエリ地震に見られたように,地下の断層破壊に伴う地表面の変状(地表地震断層)は社会基盤施設に大きな脅威を与えている.地表地震断層に対する社会基盤施設の耐震性向上を目的として,本研究では,1)地表地震断層の出現位置と変状量に対する活断層の破壊形態(逆断層と正断層および断層破壊角)の影響,および活断層より地表面に至る堆積構造(堆積層の厚さと硬軟)の影響を,既往地震における事例の分析,重力場と遠心載荷場における断層破壊の伝播に関する模型実験および有限要素法を用いた数値解析により明らかにし,さらに2)断層破壊による地盤の変状に対する地中ライフライン構造物の変形性状を実験的に解明するとともに耐震設計用数値解析モデルの開発,を行った.
この結果,堆積砂層中の断層破壊には地盤の拘束圧が極めて大きな影響を与えており,既往研究による拘束圧の小さい重力場での実験では不十分であり,拘束圧の大きい遠心載荷場の実験が不可欠であることを示した.遠心載荷場の実験および数値解析から断層変位が地表面に到達するための諸条件やその発生位置に関し多くの有用な知見の集積が行われた.これらの知見と情報は地震断層の出現位置や地震変状の大きさの予測に活用される.また地表地震断層による地盤の大変位に対する地中ライフライン特に埋設管路の変形特性と地盤との相互作用が解明され,これらの結果をもとにの耐震設計用数値解析手法が構築された.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2004

【配分額】45,110千円 (直接経費: 34,700千円、間接経費: 10,410千円)

【研究分野】社会システム工学

【研究領域課題番号】06452408 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

停電 / 電力 / ライフライン / 地理情報システム / 地震 / 自然災害 / 都市機能 / 地域特性

【研究成果の概要】

本研究の2年度として,配電用配電エリアを地域単位とした地域社会に与える都市停電の影響度評価を行った.すなわち,停電発生時刻,停電継続時間,季節,規模などを考慮した影響度評価モデルを構築し,都内23区の314箇所の配電用変電エリアを対象としてシミュレーションを行った.その詳細をデータベースのアップデ-トと新しい評価モデルの構築に分けて説明する.
1.データベースのアップデ-トに関して:(1)入手可能な最新の事業所統計データ(1991年度実施)を用いて,都内23区の314箇所の配電用変電エリアの住宅・オフィス・工場・店舗/飲食店数を算出し,データベース化した.(2)アップデ-トした住宅・オフィス・工場・店舗/飲食店数を用いて,各季節の4パターンの電力需要曲線(構成要素)を算出した.そしてこれと以前にデータベース化した1時間刻みの各配電用変電所の電力需要データを用いた重回帰分析から,パターンごとの1件当たりの平均電力需要曲線(4季節,1時間刻み)を求めた.(3)全配電用変電所について,上記(2)で求めた4構成要素(パターン)別の電力需要曲線とその配電エリアの電力需要曲線から配電エリアごとの寄与率を算定した.(4)上記(3)の寄与率と,今回入手した4つの配電用変電所の高密度(5分刻み)電力需要データから,構成要素(パターン)別の高密度の電力需要曲線と残り310箇所の配電エリアの高密度電力需要データ(いずれも5分刻み)を作成し,データベース化した.
2.停電の影響度評価の新しい評価モデルの構築に関して:配電用変電エリアを地域単位とし,地域特性・停電発生時刻・停電継続時間を考慮した新しい停電の影響度評価モデルを構築した.寄与率を用いた配電アリア特性の評価,各パターン内での電力の消費対象特性の評価,パターン間の重要度の適切な評価などを考慮した停電影響度評価モデルである.

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1994 - 1995

【配分額】5,700千円 (直接経費: 5,700千円)

【研究分野】基礎・土質工学

【研究領域課題番号】62460156 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

液状化 / ライフライン / 地震 / 耐震設計

【研究成果の概要】

3年間行ってきた研究成果の概要をまとめると以下のようになる。
まず、新潟地震や日本海中部地震など、過去の地震時に液状化に起因してライフラインが被害を受けた例を調べた。そして、それをもとにライフライン、特に埋設管が液状化により被害を受けるメカニズムについて検討したところ、地震動継続中の動的変位のみならず、地震動終了後に発生する永久変位によっても被害を受けることが明らかにされた。
そこで、次に、永久変位発生のメカニズムおよびその解析方法について研究を行った。これには振動台を用いた模型実験を数多く行った。その結果、永久変位はある面ですべって生じるのではなく、液状化層のせん断変形によって生じることが明らかにされた。この考察にもとづいて、有限要素法を用いて永久変位を解析する手法を考案した。また、この解析には液状化にともなう変形係数の低減割合が必要なため、ベ-ンせん断試験および繰返しねじりせん断試験を行って、この値を求めた。試験の結果得られた値を解析に用い、新潟地震での事例を解析して、手法の妥当性を確かめた。
次に、動的変位や永久変位が発生する時点における、埋設管に対する地盤の拘束力について実験を行った。これには振動台にのせた模型地盤中に埋設管を設置し、液状化を生じさせたところで管を押し引きして拘束力を求めた。その結果、永久変位発生時点では拘束力は1/20程度にも減少することなどが明らかにされた。そこで、この値を利用し、応答変位法により、動的変位および永久変位発生時点での埋設管に加わる応力を試算してみた。その結果、どちらの時点で埋設管が破断するかは管種により異なることなどが明らかにされた。
これらをまとめて、地盤の液状化がライフラインに与える被害について総合的な評価を行った。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1987 - 1989

【配分額】4,100千円 (直接経費: 4,100千円)