【研究領域課題番号】20K04680 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 地盤工学 / 動力学 / 破壊力学 / 防災

【研究成果の概要】

平成３０（２０１８）年９月の北海道胆振東部地震においては、道内全域停電のほか、大規模な土砂崩れが多く発生し、地震の発生の複雑性と関連する破壊現象の多様性についてより深く力学的に考察すべきであることがあらためて認識された。これらの災害の多くは、断層面などの地質学的不連続面の運動により引き起こされると考えられているが、本研究課題では、これまでの研究代表者の研究内容をさらに深め、三次元不連続面の動力学の複雑性ならびに破壊の多様性に関わる諸現象を理論・数値解析、実験で再現するとともに、不連続面破壊に伴う近傍の構造物群の被災リスクを評価し、減災のための技術を提案することを目的としている。研究中間年度の令和３年度は、構築した数値解析システムと室内破壊実験装置を併用し、地盤類似材料である粒状体を用いた地震や斜面の突発的な動的大変形、崩壊に関する観察、そして脆性固体材料中にあらかじめ分布させた亀裂群の集団的振る舞いと個別の亀裂の力学的干渉の関係についての考察を進めた。縦ずれ断層破壊の動力学に関するものも含めた研究成果については、英文国際雑誌論文3編の他、新型コロナウイルス感染症の影響を受け、いずれもオンラインの形とはなったが、Ｓｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｏｆ　Ｊａｐａｎ　Ｆａｌｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ（日本地震学会秋季大会）ならびにＡＧＵ （Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｕｎｉｏｎ） Ｆａｌｌ Ｍｅｅｔｉｎｇにおいて逐次最新のものを発表している。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】16K06487 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 地盤工学 / 防災 / 破壊力学 / 動力学

【研究成果の概要】

未だ力学的不明点が多数存在する地震などの災害に関し、地質学的不連続面における破壊、なかんずく、三次元的に広がる不連続面の破壊の複雑性に関わる諸々の現象について動力学的手法を用いて実験や理論、数値解析を実施し、さらに、それらの考察に基づき、破壊の複雑性が周囲の環境、構造物群に与える影響を評価した。今まで認識されてこなかったが単純明快な三次元脆性固体破壊パターンや粒状体における二種の異なるエネルギー伝達機構などを明らかにした。

【研究の社会的意義】

史上初めて震度１以上の揺れを４７都道府県全てで観測した平成２７年５月の小笠原諸島西方沖深発地震、震度７の揺れが二度も続いて観測された平成２８年４月熊本地震、大規模な斜面崩壊や道内全域停電が発生した平成３０年９月北海道胆振東部地震など、まだ完全には理解されていない地震の発生機構、特に震源の物理を探ることは学術的に重要であるばかりではなく、防災、減災面上、社会的にも非常に大きなインパクトをもつものと思われる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】25420497 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

破壊力学 / 地盤工学 / 自然災害 / 地震 / 界面不安定現象 / 不連続面のすべり / 斜面崩壊 / トンネル崩落

【研究成果の概要】

不連続面破壊の物理過程、なかんずく動力学的プロセスの詳細に関し、理論解析、数値計算、動的破壊実験の手法を複合的に組み合わせて追究するとともに、不連続面破壊に伴い発生しうる自然災害、構造物被害の定量的評価などを試みた。縦ずれ断層面の上盤側と下盤側で観測される地震動が大きく異なる物理的根拠につき応用力学的手法も組み入れて考察し、その一端を解析的かつ実験的に明らかにしたことが研究成果の一例として挙げられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】22686044 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

破壊力学 / 地盤工学 / 自然災害 / 地震 / 界面不安定現象 / 不連続面のすべり / 斜 面崩壊 / トンネル崩落 / 斜面崩壊

【研究成果の概要】

不連続面の力学的な不安定化の発生機構の解明及び影響の定量的評価法の確立に向けての理論研究を発展させ、実験力学的手法も交え、不連続面力学不安定化に関する一連の物理現象の発生メカニズムと励起される波動の性質について考察を行った。地震等による衝撃的な荷重を受ける一群の構造物を、個々独立したものではなく、「群」として一体的に取り扱えば、従来の解析では予想されなかった力学的挙動を示しうることを明らかにした。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】26,130千円 (直接経費: 20,100千円、間接経費: 6,030千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】22656106 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地盤防災 / 河川堤防 / 地盤工学 / 地震 / 液状化 / 模型実験 / 数値解析 / 現地調査

【研究成果の概要】

液状化性地盤上の堤防中央部に必要最小限の壁を設けて複合構造とし、高水時における堤防としての本来の性能を飛躍的に向上させながら、地震時には液状化地盤の免震効果を積極的に活用して被害を低減する工法の効果を、模型実験結果の分析により明らかにした。また、2011年東北地方太平洋沖地震で発生した津波の影響を受けた海岸堤防・仮締切堤防等を現地調査し、二重締切矢板を用いた仮設の締切堤防が、津波の越流を受けてもねばり強い挙動を示したことを明らかにした。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2010 - 2011

【配分額】3,650千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 450千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】21360221 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

土質力学 / 液状化 / 地盤工学 / 地震 / 室内土質試験 / モデル化 / 砂質土 / 大ひずみ / 中空ねじり試験 / 単純せん断試験 / 砂

【研究成果の概要】

初期せん断を与えた飽和豊浦砂の非排水繰返し中空ねじりせん断試験を実施し、初期せん断が液状化時の大変形特性に及ぼす影響を明らかにした。また、これらの試験結果を合理的に再現できるように、これまでに開発してきた液状化1要素モデルを拡張した。さらに、リング単純せん断試験装置を新規に製作し、等体積繰返し載荷試験を同一の供試体に対して複数回実施することで、再液状化特性に及ぼす液状化履歴の影響を明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】20246079 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / NATM / 埋設管 / 地盤変形 / 断層 / 堆積層 / 遠心模型 / 重力場模型 / 遠心模型実験 / 構造工学・地震工学 / 地盤工学

【研究成果の概要】

地震時においてトンネル被害が想定される比較的固結力が小さな地山を対象として、(1)地震動に伴うせん断変形を受ける土被りが小さなトンネル、(2)地震により大きな地圧を受けるトンネル、(3)下部基盤層の断層変位に伴う変形を受ける堆積地盤中のトンネル、の地震時挙動を調べるための各種模型実験手法を開発し、それを用いた実験と数値解析を行うことにより、地震時のトンネル構造部と地盤の相互作用を含めた地震時安定性を明らかにするとともに、その耐震補強法の提案を行った。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】44,720千円 (直接経費: 34,400千円、間接経費: 10,320千円)

【研究分野】地盤工学

【研究領域課題番号】17206050 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

構造工学・地震工学 / 地震 / 地盤工学 / 都市トンネル / 耐震性

【研究成果の概要】

都市部でのNATMトンネルの適用性の拡大が期待されているが,明確かつ合理的な耐震設計法が確立されていない.特にNATM工法のメリットである,アーチ効果が地震時或いは地震後どこまで有効に保持されるかという点に関しては,ほとんど明らかにされていない。本研究ではアルミニウムトンネルを用いた遠心力場でのせん断土槽実験を行い,以下のことを明らかにした。
・せん断を受ける前,トンネル覆工にはTerzaghiの緩み土圧に相当するかそれ以下の土圧が作用しており,理論値を大きく下回る.
・緩み土圧はせん断によって解消され,ある一定の土圧分布に収束する.この土圧分布はトンネルの変形によって,クラウン部で肩部で卓越した形状となる.
・地震時に作用する曲げモーメントは,トンネル覆工に作用する全土圧に影響される.つまり緩み土圧を期待できる場合,地震時の断面力は小さくなると期待できるが,せん断によりアーチ効果が解消された状態でせん断された場合,大きな断面力が作用する危険がある.
また,セメント改良土を用いて若干の固結力を有する地盤を作成し,同様のせん断土槽実験を行い,以下の点を明らかにした。
・本研究の実験装置では、地表中央部まで入力変位は完全には伝達されない。また,土被りが低くなるほど変位が伝達されにくくなる傾向がある。
・トンネル覆工側壁部とインバートの接合条件をピン構造にすることで、せん断時発生曲げモーメントは多少大きくなるが、端部のモーメントを大幅に低減できる。
・乾燥砂地盤とセメント改良土地盤の相違点として以下の点が挙げられる。モーメントの初期分布は、セメント改良土のほうが大きい値を示し、モーメントのせん断増分は乾燥砂地盤のほうが大きい。せん断時のモーメントの絶対量は,分布形状が違うもののセメント改良土地盤のほうが小さい。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】48,750千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 11,250千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】17631007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

国際協力 / 地震 / 防災 / 地盤工学 / 耐震 / リモートセンシング

【研究成果の概要】

本企画調査では,昨年度まで5カ年に渡り(独)防災科学技術研究所が中心として行ってきた,科学技術振興調整費による国際共同研究(多国間型)の「アジア・太平洋地域に適した地震・津波災害軽減技術の開発とその体系化に関する研究」の成果を発展させて,地震防災分野における新たな国際研究プロジェクトの創出を模索するために,企画調査を立案し,実行した.
地震防災分野のなかでも,ペルーにとって重要度が高いと考えられる,(1)人的被害の軽減に貢献する「建物耐震性向上」,(2)地震被害を予測するための「リモートセンシングによる建物台帳の構築」,(3)地震動予測のための「地盤振動特性の評価」,(4)安全な地域社会のための「都市防災計画」の4項目に的を絞って,日本の研究者による研究チームを組織した.ペルー国立工科大学の研究者と連携し合同現地調査を実施するとともに,2005年8月10日にワークショップをペルー国立工科大学にて実施し,今後の国際共同研究へと発展させるための企画調査を推進した.
ワークショップでは,日本およびペルーの地震防災分野の研究者13名が研究発表を行い,活発な意見交換を行った.ワークショップは一般に公開し,リマ市などから多数の研究者,実務者が参加した.ワークショップの講演概要および発表資料はhttp://ares.tu.chiba-u.jp/workshop/Peru2005にて公開している.また,同様のCD-ROMを作成し,ペルーリマ市の関係各所に配布し,今後の国際研究プロジェクトへの足がかりを作った.その成果の一部として,千葉大学工学部はペルー国立工科大学と部局間交流協定を締結するに至った.

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2005

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)