直下地震による3次元不整形堆積盆地の強震動予測と破壊能評価

直接地震引起的三维不规则形状沉积盆地的强地震动预测和破裂潜力评估

基本信息

批准号：
09234217
负责人：
篠崎祐三
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09234217/
关键词：
3次元不整形地盤震害境界要素法直下地震断層震源

项目摘要

表層地質が地震動の特性に大きく影響し、地震動災害が限られた特定の地域に集中する現象をしばしば経験してきた。特に、1995年兵庫県南部地震では、建物被害が震度7の「帯状地域」に集中し、世界中の注目を浴びた。したがって、本研究では地形・地層構成が複雑に変化する不整形地盤の影響との関連に於て強震動の構造物への入力機構を理論的・実験的に明らかにすることにより、都市の震害予測ならびに防災・減災対策の策定に不可欠な、来襲強震動の破壊能評価のための基礎的知見を得ることを目的とする。3次元不整形地盤域にある構造物の耐震安全性を評価する作業は、(1)まず最初に不整形地盤域の強震動を精度よく予測する。(2)次に、この強震動を入力地震動として想定し、この不整形地盤域に建つ構造物に耐震安全性を評価する。以上の二つの作業項目に大別できるが、前者の作業、すなわち、不整形地盤域を伝播する強震地動を精度よく予測することは極めて困難な作業を伴い、全作業の中で最も大きな比重を占める。3次元不整形堆積地盤の地震動特性を境界要素法での数値解析内容を大別すると、1)→グリーン関数に基づき地層境界面の離散化要素の変位あるいは表面力による積分評価を行い密マトリクスを作成する。2)→このマトリクスに基づき地層境界面での入力変位場を考慮して複素多元連立方程式を解き、地層境界面での変位及び表面力を評価する。3)→その境界面での変位及び表面力を用いて3次元不整形堆積地盤の任意の地動変位応答を評価する。以上の3つのステップに分けることができる。もっとも難解で計算時間が掛かる部分はステップ2である。その際、採用するグリーン関数として、全無限地盤と半無限地盤を対象とするものの二つに分けることができるが、閉形解で表示されるため計算の容易な前者のそれに対して、後者のグリーン関数は、それ自身が無限積分表示されるため、数値計算は難解で計算時間も非常に掛かる。従って、汎用コンピュータの20〜30倍の処理速度が期待できるスーパーコンピュータ活用による数値解析手法を開発する。この研究と並行して、全無限地盤グリーン関数に基づく近似解と半無限地盤グリーン関数に基づく厳密解の両者の長所を巧みに組み合わせることにより3次元不整形堆積地盤の強震動予測法の開発を行う。ここでの研究では計算機使用料の不要なワークステーションを用いてグリーン関数の効率のよい計算プログラムを併せて開発しながら研究を進める。

地表地质对地震运动特征影响很大，经常出现地震灾害集中在有限、特定区域的现象。尤其是1995年兵库县南部地震，建筑物受损集中在地震烈度7级的“条带区”，引起了世界各国的关注。因此，在本研究中，我们将从理论上和实验上阐明强地震动对结构的输入机制与地形和地层复杂变化的不规则形状地面的影响，以获得评估的基础知识。强烈地震的破坏潜力，对于灾害预测和制定防灾减灾措施至关重要。三维不规则地面区域结构地震安全性评价的任务是：（1）首先准确预测不规则地面区域的强地震动； (2)接下来，假设这种强烈的地面运动作为输入地震运动，我们将评估在这个不规则地面区域上建造的结构的地震安全性。虽然该工作大致可以分为以上两种类型，但前者的工作，即准确预测在不规则地面区域传播的强地震地震动，是一项难度极大的工作，也是所有工作中比重最大的。利用边界元法对3D不规则形状沉积地基地震运动特征进行数值分析的内容大致可分为1）→基于格林函数，利用离散单元的位移或表面力进行积分评价地层边界表面，并创建一个致密矩阵。 2) → 基于该矩阵，求解考虑地层界面输入位移场的复杂多维联立方程，并评估地层界面处的位移和表面力。 3) → 利用界面处的位移和表面力来评估三维不规则形状沉积地面的任意地震动位移响应。可以分为以上三个步骤。第2步是最困难、最耗时的部分。在这种情况下，所采用的格林函数可以分为两种，一种用于全无限基，一种用于半无限基，由于函数本身表示为无限积分，因此数值计算很困难并且需要很长时间。因此，我们将开发一种使用超级计算机的数值分析方法，预计其处理速度比通用计算机快20至30倍。与这项研究并行，我们正在开发一种预测三维不规则形状沉积地面中强烈地面运动的方法，巧妙地将基于完全无限地面格林函数的近似解和基于半无限地面格林函数的精确解的优点结合起来。 -无限接地格林函数。在本研究中，我们将使用不需要计算机使用费的工作站，开发格林函数的高效计算程序，同时继续研究。