地震観測記録に基づき農業用フィルダムに地震動が与える影響を監視する技術

• 担当機関: （独）農業・食品産業技術総合研究機構 農村工学研究所
• 研究期間: 2012～2014
• 研究担当者: 黒田清一郎; 増川晋; 田頭秀和
• 発行年度: 2014
• 要約: 農業用フィルダムに設置された地震計の観測波形に地震波干渉法を適用することによって、実際の原位置での観測記録のみから地震波伝播特性を評価することができ、大規模地震時における強震動等の地震動が堤体に与える影響の監視に活用することができる。
• キーワード: 農業用フィルダム、地震計、地震波伝播、大規模地震、地震波干渉法
• 背景・ねらい: 大規模地震発生時の本震の強震動記録は、農業用ダムの地震時挙動や被災機構等を考える上で必要不可欠な情報である。そのことから現在国営事業等によって建設された190 基について、地震計が設置されている(1基計画中)。これらの地震計の観測記録にはダムがどのように揺れたかという情報だけではなく、ダムの基礎地盤から堤体を伝播してきた地震波の情報が含まれており、構造物の状態に関する情報も抽出できるものと考えられる。; 本研究は、農業用フィルダムを対象として、その地震観測記録に地震波干渉法とよばれる解析手法を適用する事によって、フィルダム堤体の地震波伝播特性を評価することを目的としたものである。その技術の開発により、築堤後の圧密過程や長期供用時における堤体の状態変化や大規模地震における強震動が堤体に与える影響を評価することができる。

成果の内容・特徴

1. 地震波干渉法は地震動の観測記録の相互相関処理等によって抽出された波形等から2点間の地震波伝播特性(地震波伝播速度、減衰)を評価することを可能にする技術であるが、構造物の振動特性の変化の監視に適していることを確認し、同手法をフィルダム地震計観測記録に適用する。
2. 基礎・中間部・堤頂に地震計を有する農業用フィルダムの地震観測記録に提案手法を適用することにより、基礎から堤頂部への地震波が伝播する状況を確認することができ、地震波伝播時間を評価することができる(図1)。
3. 提案手法は地震計の5～10秒程度の記録から地震波伝播特性を安定的に評価できる。この特徴を活かして、コーダとよばれる地震波形の尾部に比べて、より加速度が大きな主要動の方が、伝播速度が遅延する傾向を評価することができる(図1)。
4. コーダについては、主要動に比べ震源の位置や強度に対する依存性が少なく、より再現性高く安定的に堤体の地震波特性を評価できると考えられる。そこで繰り返し発生する地震波形のコーダ部から地震波伝播時間の推移を評価することによって、築堤後の圧密に伴う剛性の変化に対応した地震波伝播速度の変化を監視することができる(図2)。
5. 同手法を遠心載荷振動模型実験における堤体模型の振動伝播特性の変化の監視に適用することによって、強制的な加振に起因する剛性低下を反映した振動伝播速度の変化(一時的な速度低下と、その後の回復過程)を監視することができる(図3)。

成果の活用面・留意点

1. 普及対象:農業用フィルダムの維持管理や耐震性照査に係る行政部局およびコンサルタント
2. 普及予定地域:国営事業や県営事業で造成された農業用フィルダム等を想定
3. その他:地震観測記録に継続的に適用することで、フィルダム内部の状態変化をいち早く察知することができ、長期供用農業用ダムの安全監視に有効である。また耐震評価における動的解析結果との比較により、解析による評価予測の信頼性向上に寄与できる。

• 研究内容: http://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/nkk/2014/14_074.html