Investigation on Lifeline fragility and disaster mitigation methods related to surface fault rupture during the chi-chi Earthquake

集集地震地表断层破裂生命线脆弱性及减灾方法研究

• 批准号: 13574002
• 负责人: TAKADA Shiro
• 金额: $ 4.8万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13574002/
• 关键词: Fault; Pipeline; Phase; Experiment; Maximum acceleration ratio; Digital soil data; Shell analysis; countermeasures; 活断層; パイプライン; 地振動; 被害モード; 地盤特性; 位相特性; 家屋被害

Dynamic analyses for 3-D ground model considering 3-D variation of underground soil structures have been performed. This model is considered to be effective in analyzing strong ground motions and dislocation in the vicinity of active faults.A phase characteristics is modeled by using an index of a group delay time obtained by observed acceleration records. Results show that an average of the group delay time changes depending on a radius from an epicenter and the standard deviation of the group delay time is affected by the directivity of rupture.An average and standard deviation of a ratio of the maximum acceleration at arbitrary two points are obtained using many observed acceleration records to check the variation of the maximum acceleration for one earthquake. The standard deviation is turned out to be proportional to the logarithm of separation distance between two points.A dislocation of ground surface is experimented by using model soil layer under fault displacement at a base rock. The results show that a shear zone occurs both at upper hanging walls for soft soil layer, but only hanging wall for hard soil layer.Performance of a fault crossing pipeline is analyzed by a shell FEM. Computational results show that a cross angle between pipeline and fault rupture line gives an important effects to the behavior when the cross angle is more than 90 degrees.By carrying out a parametric study by employing the shell FEM, a design formula for the maximum pipe strain is obtained for three different cross angles.Existing countermeasures for pipelines crossing faults are introduced and also, several countermeasures are proposed based on the new design formula. It turned out that software countermeasures are required for large fault displacement, besides hardware countermeasures.

考虑了地下土壤结构3-D变化的3-D地面模型的动态分析。该模型被认为可以有效地分析有源断层附近的强大地面运动和脱位。通过使用观察到的加速度记录获得的组延迟时间的索引来建模相特征。结果表明，组延迟时间的平均时间取决于震中的半径以及组延迟时间的标准偏差受破裂的方向性的影响。使用许多观察到的加速记录，在任意两个点上获得最大加速度的最大加速度的平均和标准偏差，以检查一个地震的最大加速性变化。事实证明，标准偏差与两个点之间的分离距离对数成正比。通过在基本岩石处的断层位移下使用模型土壤层，实验地面的脱位。结果表明，剪切区域既发生在上悬挂壁上，以用于软土层，但仅用于硬土层的悬挂壁。壳跨管道的绩效由外壳fem分析。计算结果表明，当交叉角度大于90度以上时，管道和断层破裂线之间的跨角对行为产生了重要影响。通过采用壳体FEM进行参数研究，可以为三种不同的横切角度获得最大管道应变的设计公式。在管道交叉界面的对策中，还引入了一些相反的作用。事实证明，除硬件对策外，大型故障位移还需要软件对策。

项目成果

Shiro Takada, Ryuzo Ozaki, Nemat Hassani, Yasuko Kuwata: "Damage Analysis on the Lifeline Crossing Fault during the 1999 Izmit, Turkey Earthquake"神戸大学大学院自然科学研究科紀要. (投稿中). (2002)

Shiro Takada、Ryuzo Ozaki、Nemat Hassani、Yasuko Kuwata：“1999 年土耳其伊兹米特地震期间生命线交叉断层的损害分析”神户大学自然科学技术研究生院通报（2002 年）。 ）

佐藤忠信, 室野剛隆, 川西智浩: "位相特性に着目した観測地震動の内挿・集集地震(1999)の観測記録を用いて"土木学会論文集. No.710 Vol.I-60. 225-234 (2002)

Tadanobu Sato、Tsuyoshi Murono、Tomohiro Kawanishi：“利用 Chi-Chi 地震（1999 年）的观测记录对观测到的地面运动进行插值，重点关注相位特征”，日本土木工程师学会会刊第 710 卷 I-60。 225-234 (2002)

高田至郎, 尾崎竜三, 津吉俊尚, 篠原聖二: "震動・側方流動を同時に受ける地中管路の挙動解析と管路ひずみ予測式の提案"建設工学研究所論文報告集. 第43・B号. 55-68 (2001)

Toshiro Takada、Ryuzo Ozaki、Toshihisa Tsuyoshi、Seiji Shinohara：“同时振动和侧流作用下地下管道的行为分析以及管道应变预测公式的建议”建筑工程学报，第 43/B 期。 -68 (2001)

室野剛隆, 西村昭彦, 佐藤忠信: "観測波を用いたレベル2地震動の位相特性のモデル化"レベル2設計地震動現状と展望シンポジウム講演概要集. 75-80 (1999)

Tsuyoshi Murono、Akihiko Nishimura、Tadanobu Sato：“利用观测波模拟 2 级地震运动的相位特征”2 级设计地震运动现状和前景研讨会摘要集 75-80 (1999)。

高田至郎, 鍬田泰子, 尾崎竜三: "震源域の強震動と災害強度指標〜台湾集集鎮の場合〜"構造工学論文集. Vol.47A. 501-506 (2000)

Shiro Takada、Yasuko Kuwada、Ryuzo Ozaki：“震中地区的强地面运动和灾害强度指数 - 以台湾集集镇为例”《结构工程杂志》第 47 卷（2000 年）。