不均一体挙動の上下限推定理論に基づく広域強震動の高精度数値解析手法

基于异质体行为上下限估计理论的广域强地震动高精度数值分析方法

基本信息

批准号：
10128208
负责人：
堀宗朗
金额：
$ 0.83万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1998
资助国家：
日本
起止时间：
1998 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

直下地震による都市内の強震動を予測することは,都市防災の最重課題の一つであり,高分解能・高精度の予測が望まれる.予測には地震波の発生・伝播過程をシミュレートする方法があるが,断層や地殻・地盤構造が不明確であるため予測精度は必ずしも高くなく,また分解能を上げるには極めて大規模な数値解析を必要とする.上記の問題点に対処するために,本研究はマイクロメカニクス理論の適用を試みた.これは,不明確な内部構造を持つ物体の境界値問題について正解の上下限となる2つの近似解を与えるものである.地盤・基盤構造での波動伝播について,予想される強震動の上限・下限を与えることを期待している.次に,多重極展開法を利用した3次元境界要素法を開発した.この方法は大規模数値計算の切り札であり,動弾性問題には初めて適用された.本研究では厳密な解析理論を構築した.これは,上下限解理論に階層型解析を適用したもので,解析手法をマクロ-ミクロ解析として整理した.さらに,この解析理論に基づいた数値計算プログラムを開発した.これは,多重極展開法を用いた境界要素法によって都市全体で粗い精度の上下限解を解析(マクロ解析)し,その解をもとに,有限要素法を用いて高い分解能で都市内の小領域の強震動を計算(ミクロ解析)するものである.マクロ解析とミクロ解析の計算プログラムの妥当性は解析解との比較等で検証された.実際の中規模地震に対して数値シミュレーションを行った.これは横浜市を対象としたもので,シミュレーションの手順は次のようである.1)ボーリングデータをもとにメートル単位の地盤モデルを作る.2)不均一な地盤モデルを均質化する.3)均質化されたモデルを用いてマクロ解析を行い,粗い精度の解を計算する.4)マクロ解析の解を用いて不均一な地盤モデルに対するミクロ解析の解を計算する.このシュミレーションにより、実測データと同じオーダーの加速度波形を得ることに成功した.また,強震動分布もメートル単位の分解能で計算しうることも示した.

预测城市中的城市内强烈地震是预防城市灾难中最重要的问题之一，并且需要高分辨率和高精度的预测。有一种模拟地震波的产生和传播过程的方法，但是预测准确性不一定很高，因为故障，地壳和地面结构尚不清楚，并且需要极大的数值分析以增加分辨率。为了解决上述问题，本研究试图采用微力学理论。这是具有不清内部结构的对象的边界价值问题。这提供了两个近似解决方案，这些解决方案是正确答案的上和下限。我们希望预测强的运动的上限和下限将用于地面和基础结构中的波浪传播。接下来，我们使用多极扩展方法开发了3D边界元素方法。该方法是用于大规模数值计算的王牌卡，并首次应用于动态弹性问题。在这项研究中，我们构建了一个严格的分析理论。这是应用于上限和下限溶液理论的层次分析，并且将分析方法组织为宏观微分析。此外，进行了该分析。开发了基于理论的数值计算程序。该方法使用多极扩展方法使用边界元素方法分析了整个城市粗糙精度的上限和下限解，然后使用有限元方法（微分析）计算具有高分辨率的城市中小区域的强烈运动。通过比较分析解决方案来验证宏分析和微分析计算程序的有效性。进行了实际中型地震进行数值模拟。这是针对横滨城市的，进行了模拟。这样的步骤如下：1）基于无聊的数据创建基于仪表的地面模型。 2）匀浆不均匀的地面模型。 3）使用均质模型进行宏分析，并以粗加工的精度计算溶液。 4）使用宏分析计算非均匀地面模型的微分析解决方案。该模拟成功地获得了与实际数据相同顺序的加速波形。这也表明，也可以通过基于仪表的单元的分辨率来计算强运动分布。