Stress state in accretionary prisms from the real-scale numerical sand-box experiment

真实规模数值沙箱实验中增生棱柱的应力状态

• 批准号: 18K03815
• 负责人: 古市 幹人
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K03815/
• 关键词: 付加体; 岩石3軸圧縮実験; DEM; HPC; 堆積層; 砂箱実験; 沈み込み帯; 大規模計算; 大規模シミュレーション; 応力鎖

本課題は付加体形成を模擬した粒状体層の3次元シミュレーションを実施するものである。シミュレーション手法としては個別要素法（DEM）を用いており、大規模粒子計算が特徴である。本年度は、前年度に開発した実際の岩石破壊実験と等価な力学特性を持つ粒子間モデルを用いて付加体形成を再現する数値岩石箱シミュレーションの開発に成功した。具体的には、長さ100㎞、深さ2㎞、幅を10要素とした地質学的なスケールでの薄い粒状体層を準備し、幅方向に周期境界条件を課して長さ方向への短縮実験を実施した。その結果、順次断層形成される付加体に特徴的な構造が再現することに成功した。従来の数値砂箱実験とは異なる表層角，表層亀裂，断層の分岐が再現されるため、それらの粘着力モデル依存性を議論することが可能となった。また断層形成プロセスにおける粒状性の役割として，断層厚みが、物理的な長さよりも個別要素の数に依存することが再現された。このような知見は実験室スケールの現象ではすでに確認されているが、地質学的なスケールにおいても適応可能性があることを示した意義は大きい。またフィールド研究から示唆されている断層損傷域の厚さ成長モデルとも一致している。さらに、断層を構成する個別要素の粘着力のヒーリングがあると、断層面の幾何学的なネットワークが複雑になりうることを数値的に示した。これらの結果は、断層形成において粒状性が重要な役割を果たすことを示唆する研究成果となる。

该项目旨在对颗粒层进行三维模拟，模拟增生体的形成。模拟方法采用离散元法（DEM），其特点是大规模粒子计算。今年，我们成功开发了一种数值岩石箱模拟，该模拟使用颗粒间模型再现增生复杂地层，其机械性能相当于前一年开发的实际岩石断裂实验。具体来说，我们在地质尺度上准备了一个长度为100公里、深度为2公里、宽度为10个单元的薄颗粒层，并在宽度方向上施加周期性边界条件，以在长度方向上延伸该层。进行了缩短实验。结果，他们成功地再现了由连续断层形成形成的增生体的特征结构。由于再现了与传统数值沙箱实验不同的表面角度、表面裂纹和断层分叉，因此现在可以讨论它们对内聚力模型的依赖性。此外，再现了粒度在断层形成过程中的作用，表明断层厚度更多地取决于单个单元的数量而不是物理长度。尽管这些发现已经在实验室规模的现象中得到证实，但表明它们也可以应用于地质规模具有重要意义。这也与现场研究提出的断层损伤带厚度增长模型相一致。此外，我们通过数值证明，如果构成断层的各个元素的粘附力得到修复，断层面的几何网络可能会变得复杂。这些结果表明粒度在断层形成中起着重要作用。

项目成果

Analyzing effects of microscopic material parameters on macroscopic mechanical responses in underwater mixing using discrete element method

• DOI: 10.1016/j.powtec.2022.117304
• 发表时间: 2022-03
• 期刊: Powder Technology
• 影响因子: 5.2
• 作者: Jian Chen-;A. Kitamura;E. Barbieri;D. Nishiura;M. Furuichi

Implementation of SPH and DEM for a PEZY-SC Heterogeneous Many-Core System

PEZY-SC异构众核系统的SPH和DEM实现

• DOI: 10.1007/978-3-030-27053-7_60
• 发表时间: 2019
• 期刊: Mechanisms and Machine Science
• 作者: Hosono Natsuki;Furuichi Mikito
• 通讯作者: Furuichi Mikito

The structural styles of underthrusting-dominated non-cohesive tectonic wedges

逆冲主导的非粘性构造楔的构造样式

• 发表时间: 2019
• 作者: Bauville;A. ,Furuichi;M.;Gerbault M.
• 通讯作者: Gerbault M.

Interpebble contact radius in a comet nucleus

彗核中的卵石间接触半径

• DOI: 10.1093/mnras/stad896
• 发表时间: 2023
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Arakawa Sota;Nishiura Daisuke;Furuichi Mikito
• 通讯作者: Furuichi Mikito

The real-scale numerical sandbox experiments for understanding stress state in accretionary prisms

用于了解吸积棱柱应力状态的真实尺度数值沙箱实验

• 发表时间: 2019
• 作者: 古市 幹人;Arthur Bauville;西浦 泰介1;堀 高峰1;桑野 修
• 通讯作者: 桑野 修