地震等の動的外力に着目したデコルマの形成メカニズムに関する研究

关注地震等动态外力的滑脱形成机制研究

• 批准号: 15J08249
• 负责人: 栗本 悠平
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08249/
• 关键词: デコルマ; プロトデコルマ; 動的外力; 帯磁率異方性; 数値実験; 等方加熱試験; 熱膨張; 熱弾粘塑性構成式; 動的荷重; プレート沈み込み運動; 軟岩; 粘土

平成28年度では、プレート境界断層浅部の初期形成時の基礎的な力学特性を理解する第一歩として、前年度に引き続き室内要素試験と数値実験を実施した。室内要素試験では、前年度に得られた知見を基に、試料の整形手法の確立から静的・動的載荷試験および内部組織観察までの試験手順を提案し、その妥当性を紀伊半島沖で採取されたプロトデコルマ層準と推定される試料を用いて検証した。なかでも、K0条件下での定ひずみ速度圧密試験と地震等を想定した動的載荷試験を実施し、試料の巨視的変形特性と微視的構造特性に着目した。その結果、プロトデコルマは半遠洋性堆積物からなる細粒分が極端に多い試料であり、初期状態はランダム組織かつ構造・セメンテーションを有している可能性が高いことを明らかにした。また、プロトデコルマに地震等を再現した動的外力が作用すると、一部の試験ケースでは振動載荷中に圧縮速度が上昇する現象を示し、室戸半島沖の天然のデコルマゾーンから見出された物性変化と類似した結果を示すことが分かった。数値実験では、先述の室内要素試験と物理試験で得られた新たな材料パラメータを適用し、200年に一度の地震等の動的外力と継続的な海洋プレートの沈み込み過程を時系列に沿って再現することで、プロトデコルマの長期的な力学特性を数値解析的に検討した。その結果、プレート沈み込み過程で連続的に発生する静的外力は、デコルマの初期形成要因から排除できることを改めて示し、前年度に得られた解析結果の妥当性を確認した。また、プレート境界断層の熱力学特性を考慮した数値解析を実施する前段階として、地盤材料は他材料と同様に加温により膨張する性質を持つとした熱弾粘塑性構成式の妥当性を検証するために、代表的な等方加熱試験を数値実験で再現した。その結果、材料の膨張を意味する熱膨張係数のみで温度上昇に伴う圧縮・膨張などの熱力学特性を評価できることを示した。

2016财年，作为了解浅板边界断层初始形成过程中基本力学特性的第一步，我们继上一年的基础上开展了实验室单元测试和数值实验。在室内元件试验中，我们根据前一年获得的知识，提出了从建立样品成型方法到静动载荷试验和内部结构观察的试验程序，并在纪伊半岛沿岸验证了其有效性。使用推测来自 Protodecorma 地平线的收集样本验证了这一点。特别是，我们进行了K0条件下的恒应变率固结试验和假设地震的动载试验等，重点研究了试件的宏观变形特征和微观结构特征。结果表明，原藻是半远洋沉积物样本，含有大量细颗粒，其初始状态很可能具有随机的纹理、结构和胶结作用。此外，当模拟地震的动态外力施加到原装饰物上时，一些测试案例显示出振动加载过程中压缩率增加的现象，并且在中国沿海的自然脱色带中观察到物理性质的变化。室户半岛也得到了类似的结果。在数值实验中，我们应用上述室内单元试验和物理试验获得的新材料参数，分析了200年一遇的地震等动态外力以及大洋板块沿线的持续俯冲过程。我们通过使用复制方法对原装饰物的长期机械性能进行了数值研究。结果，我们再次论证了板块俯冲过程中连续发生的静态外力可以被排除在滑脱的初始形成因素之外，并证实了前一年获得的分析结果的有效性。此外，作为考虑板块边界断层热力学特征进行数值分析的第一步，我们验证了热弹粘塑性本构方程的有效性，该方程假设地面材料具有受热膨胀的特性，就像为了做到这一点，我们使用数值实验重现了典型的各向同性加热测试。结果，我们表明，与温度升高相关的压缩和膨胀等热力学特性可以仅使用热膨胀系数（指材料的膨胀）来评估。

项目成果

Formation mechanism of the decollement zone -Element loading tests and numerical tests on the influence of earthquake-induced dynamic force and plate tectonics-

滑脱带形成机制 -单元加载试验以及地震动力和板块构造影响的数值试验-

• 发表时间: 2017
• 作者: Feng Zhang; Yuhei Kurimoto; Yuzuru Yamamoto; Hide Sakaguchi
• 通讯作者: Hide Sakaguchi

動的荷重を受ける自然堆積粘土の力学特性

动态载荷作用下天然沉积粘土的力学性能

• 发表时间: 2016
• 作者: 王乾;栗本悠平;福岡純一;山本由弦;阪口秀;張鋒
• 通讯作者: 張鋒

熱弾粘塑性構成式を用いた数値解析による等方加熱試験の新たな解釈

通过使用热弹粘塑性本构方程进行数值分析对各向同性加热试验的新解释

• 发表时间: 2016
• 作者: 栗本悠平;熊勇林;張鋒
• 通讯作者: 張鋒

Numerical tests on formation mechanism of plate boundary décollement zone due to plate tectonics and earthquake-induced dynamic force

板块构造与地震动力作用下板块边界滑脱带形成机制的数值试验

• DOI: 10.3208/jgssp.jpn-09
• 发表时间: 2015
• 作者: Yuhei Kurimoto; Yukimasa Saeda; Feng Zhang
• 通讯作者: Feng Zhang

Marco mechanical behavior and micro structure change of natural depositary soft clay subjected to several Hz of cyclic loading under K0 and isotropic conditions

K0和各向同性条件下数Hz循环荷载下天然沉积软粘土的宏观力学行为和微观结构变化

• 发表时间: 2017
• 作者: Yuhei Kurimoto; Qian Wang; Junichi Fukuoka; Hiromasa Iwai; Feng Zhang
• 通讯作者: Feng Zhang