研究者詳細 - 野田　利弘

講演・口頭発表等 - 野田　利弘

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断層面近傍に見られる地盤材料の強度低下に関する弾塑性力学的考察

山田英司，野田利弘，中井健太郎，浅岡顕

第56回地盤工学研究発表会 2021年7月13日

開催年月日： 2021年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

断層が形成された地盤の母岩部と断層面近傍では強度差が生じる調査結果が得られる。本報では，地盤の隆起・傾斜によって正断層群が形成された地盤を対象とし，弾塑性計算によって地盤強度を調べた。計算には，骨格構造の働きに着目した土の弾塑性構成式SYS Cam-clay modelを搭載し，慣性力を考慮する水～土骨格連成有限変形解析コードGEOASIAを用いた。その結果，断層形成時には，塑性変形によって骨格構造を喪失するため強度は低下するが，その後の続成作用によって地盤が固結すると，断層形成時における骨格構造の喪失度合いの違いから，母岩部の強度は回復し，断層面近傍との強度差が生じる可能性を指摘した。

サクション低下と間隙圧上昇による緩い不飽和シルト三軸供試体の吸水破壊実験

吉川高広，野田利弘，広瀬祥

第56回地盤工学研究発表会 2021年7月12日

開催年月日： 2021年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

平成30年7月豪雨や令和元年東日本台風をはじめ，降雨による斜面や盛土の崩壊が多発している。本稿では，降雨による斜面や盛土の崩壊メカニズム解明を見据え，緩い不飽和シルト三軸供試体を荷重一定条件下でサクション低下と間隙圧上昇により吸水破壊させる実験を行った。サクション低下過程では，サクション低下開始時の軸差応力が大きいほど軟化の程度が大きく，サクション0kPaの排気排水三軸圧縮試験結果よりも軸差応力が低下すること，また間隙圧上昇過程では，骨格応力経路で限界状態線に到達する辺りで急激に軸変位が進展し，軟化することを示した。

弾塑性地震応答解析による地層不整形性・軟弱粘性土・連発地震に着目した2016年熊本地震における阿蘇カルデラ陥没メカニズムの解明

中井健太郎，野田利弘，浅岡顕，福田慎也

日本地球惑星科学連合2021年大会 2021年6月5日

開催年月日： 2021年5月 - 2021年6月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

熊本地震(2016)で発生した，阿蘇カルデラ内の北西部に約10kmにわたる帯状の陥没性亀裂に関する地震応答解析から，以下の結論を得た．
(1) 地層不整形性を考慮すると，(a) 深部から浅部へと伝播する実体波の焦点効果，(b) 長周期な表面波の励起と滞留，(c) 実体波と表面波が表層の特定場所で起こす増幅的干渉(エッジ効果)が生じた．このため，波動伝播が複雑となり，地盤内の特定箇所で揺れが大きくなった．
(2) 湖成粘性土層は軟弱な状態にあったため，地震による繰返し載荷によって容易に平均有効応力が減少し（剛性が低下し），地盤の固有周期を増加させた．
(3) 前震によって固有周期が増加した地盤に対して，長周期成分を多く含む本震が連続発生したことによって，地震動の長周期成分が著しく増幅された．この長周期の大きな揺れが，表層における陥没被害を発生させた．
つまり，阿蘇カルデラの陥没性亀裂被害は，上記(1)(2)(3)のすべての複合的作用により発生したこと，換言すれば，いずれかの要因が1つでも欠けていれば発生しなかった可能性があることを解析的に示した．

弾塑性地盤力学に基づく一様圧縮作用下でのImbricationおよびデコルマの形成解析

豊田智大，野田利弘，大西和也，浅岡顕

日本地球惑星科学連合2021年大会 2021年6月3日

開催年月日： 2021年5月 - 2021年6月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

水平圧縮を受ける地盤においては，構成材料や境界条件に応じて，多種多様な地形が生じることが知られている．地盤内での単一の変位不連続に限定しても，発生角度が45°以上の「逆断層」，45°未満の「衝上断層」，水平に滑動する「デコルマ」が存在する．さらに，これらのすべり線が複数生じて地盤のpartitioningが進むと，共役なすべりに挟まれたブロックが隆起する「pop-up」や，平行な衝上断層群である「imbrication」など，さまざまな断層変位地形が形成されてゆく．このような地形の非可逆的かつ多段階に亘る形成過程を数値解析により解くためには，(1)地盤材料の材料非線形性，とくに軟化現象を表現可能な弾塑性構成式，および(2)地盤の形状および状態の変化を刻々と追跡可能な有限変形理論に基づいて解析を行う必要がある．本報では，端緒的ではあるが，著者らが開発した(1)(2)の点および間隙水の存在と慣性力を考慮可能な地盤の変形解析コードGEOASIAにより，上に挙げた種々の圧縮地形の形成解析を行った結果を示す．

三次元的な地下構造を有する堆積盆地の水～土骨格連成弾塑性地震応答解析

野田利弘，豊田智大，岩井周平，浅岡顕

日本地球惑星科学連合2021年大会 2021年6月6日

開催年月日： 2021年5月 - 2021年6月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

地盤内部に非一様な堆積構造が存在する場合，地盤内の波動伝播は複雑なものとなることが知られている．とくに堆積盆地においては，堆積層内での加速度増幅や実体波のレンズ効果に加えて，盆地端部において生成された表面波との干渉に伴うエッジ効果により局所的に強い揺れが生じるとともに，長時間に亘り揺れが継続することが知られている．そこで本報では，三次元球形盆地を対象に一相系弾性・二相系（水～土連成）弾塑性地震応答解析を実施し，堆積構造の三次元性および地盤材料の弾塑性および間隙水の存在がその震動特性に及ぼす影響について調べた．

横ずれ断層の非一様な幾何形状がリーデルせん断の形成に及ぼす影響に関する検討

岩井周平，野田利弘，豊田智大

第32回中部地盤工学シンポジウム

開催年月日： 2020年10月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

地下深部で横ずれ断層が変位すると，その直上に堆積した表層地盤内にフラワー構造が発達し，地表面ではリーデルせん断が生じる。著者らはこれまでに，リーデルせん断の形成過程を三次元弾塑性変形解析により解き，横ずれ断層上の屈曲部の幾何的な変形場の違いにより性質の異なる断層変位地形が形成されることを示してきた。本稿では，実断層上のランダム凹凸を模擬した境界条件を設定した解析事例を示す。
ランダムな断層線形状を複数生成して解析を実施したが，いずれのケースにおいてもフラワー構造の発達起点が「断層線の傾斜が最大となる拘束性屈曲」となることが確認され，断層線のトポグラフィに基づく断層変位時の変形卓越箇所の推定可能性が示唆された。

砂地盤の余震時液状化被害に及ぼす本震時の地下水位上昇と飽和域の過剰水圧上昇の関係性

吉川高広，野田利弘

土木学会第75回年次学術講演会

開催年月日： 2020年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：中部　オンライン国名：日本国

東日本大震災では，東京湾沿岸部の埋立地盤において広範囲に液状化被害が発生した．千葉県では本震に加えて29分後に最大の余震が襲い，余震時に噴砂などの液状化被害が拡大したことが報告されている．著者らはこれまでに，弾塑性構成式SYS Cam-clay modelを搭載した空気～水～土連成有限変形解析コードを用いて，砂地盤の地下水位以深の飽和域が本震により圧密排水（塑性体積圧縮）し，この水が浅部不飽和域に供給されて飽和域が拡大（地下水位が上昇）するために，余震時に液状化被害が拡大し得ることを示した．本稿では，砂地盤の地下水位上昇に加えて，飽和域の過剰間隙水圧上昇に注目した数値シミュレーションを実施して，両者の関係性を明らかにした．

「u-w-p二相質点系モデル」による飽和地盤の一次元動的変形問題における即時水圧の出現および水圧の二段階遷移現象に関する一考察

豊田智大，野田利弘

土木学会第75回年次学術講演会

開催年月日： 2020年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：中部　オンライン国名：日本国

水～土骨格連成解析は多くの場合u-p formulationと呼ばれる手法で定式化される．これは，間隙水の静的浸透の仮定により方程式系を縮小する近似解法であるが，間隙水の運動を準静的に取り扱う代償として，高透水性土の連成問題のような間隙水の動的浸透を伴う諸問題への適用は著しく制限される．そこで著者らは，u-w-p formulationに基づく水～土連成問題の支配方程式を静的浸透の仮定なしに直接離散化して解く解析手法を新たに開発してきた．昨年度までの報告では，本手法を低透水性土～高透水性土の一次元動的変形問題に適用し，高透水性土において非調和な振動現象の出現が解かれることや，解析初期に生じる「鉛直荷重と即時水圧の不一致」が固液相慣性力による荷重分担の帰結として理解されることを示してきた．本稿ではその続報として，即時水圧発現後の水圧変動における二段階遷移現象を取り上げ，これが「固液二相質点系」の運動を解いて求まる2つの指数関数解の収束速度の違いからも説明できることを示した．

ベントナイト系材料挙動に対する骨格構造概念を考慮した弾塑性構成モデルの適用性検討

佐藤伸，山本修一，志村友行，中井健太郎，野田利弘

土木学会第75回年次学術講演会

開催年月日： 2020年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：中部　オンライン国名：日本国

放射性廃棄物処分施設の人工バリアにはベントナイト系材料を用いることが有力視されている．人工バリアの力学挙動評価では，弾塑性構成モデルの一つである修正Cam-Clayモデルを用いた検討が行われている．著者らは，膨潤性が非常に高い材料であるベントナイト系材料への弾塑性モデルの適用性については，力学挙動を適切に分析評価してから用いる必要があると考えている．そこで，本検討では，日本原子力研究開発機構の緩衝材基本特性データベースで一般公開されているベントナイト系材料の一次元圧縮試験結果及び圧密非排水三軸圧縮試験結果を対象に圧縮及びせん断挙動を分析し，土の骨格構造概念を記述する弾塑性構成モデル，SYSカムクレイモデルの適用性について検討を行った．

水～土連成有限変形解析に基づく長時間強震動を受ける球形ガスホルダー - 軟弱地盤系の地震時～地震後挙動の評価

小林実央，小口憲武，高稲敏浩，野田利弘，中井健太郎，浅岡顕，大保直人

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

高度な安全性が要求される球形ガスホルダーでは，起きてはならない最悪の状態を回避するため，構造安全性と耐力に余裕を持たせて局部的または全体的に崩壊しない終局状態へ対応していくことが求められる．この点を踏まえ，杭が損傷し機能しない状態をも想定した上で，地震中～地震後を対象とした3次元水～土連成有限変形解析（SYS Cam-clay モデルを搭載）を実施し，L2地震動入力時の基礎杭も考慮した基礎地盤・球形ガスホルダー系の耐震性を評価している．これまでに当該評価を後述するLNG 指針波（直下型地震）を用いて実施したが，今後の耐震対策においては，長時間継続する地震動に対応できることも重要であり，既に一部ではその対策も始まっている．そこで既報同様，南関東の沖積低地エリアに設置したホルダーを対象に，日本ガス協会指針の規定に従う加速度応答スペクトルが同じでかつ長時間継続する極めて強い地震動を想定して水～土連成有限変形解析を実施した．本報では，既報の結果と比較しつつ,当該地震動に対する地震時～地震後の挙動について評価した．

土の一次元動的変形問題におけるu-w-p 支配方程式の減衰波動方程式への帰着とその解を用いた有限要素解析コードのVerification

豊田智大，野田利弘

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

混合体理論に基づく飽和土の水～土骨格連成解析は，静的浸透を仮定するu-p formulationに基づいて定式化されることが多い．このu-p formulation の導入は方程式規模の削減に寄与するが，間隙水が動的にも運動しうる高透水性土への適用は著しく制限される．そこで著者らは，水～土骨格連成解析の支配方程式を，静的浸透の仮定を導入することなく厳密に解くu-w-p formulationに基づく有限変形有限要素解析コードを新たに開発し，u-p formulationでは求解困難な高透水性土の動的応答が求解可能となることを示してきた．また，この手法を土の一次元動的変形問題に適用し，有限要素に一様与えられた初期水圧の消散に伴う「圧密」を解くと，高透水性土における「非調和な振動を伴う沈下／水圧～時間関係」や，透水係数によらず解析初期段階に見られる「鉛直荷重と即時水圧の不一致」が生じることを確認してきた．本稿では，この問題における理論解を手計算で導出し，支配方程式が微小変形近似下で減衰波動方程式に帰着され，その理論解が固有値に応じて性質の異なるモード（過減衰～減衰振動）の重ね合わせで表現されることを示した．また，理論解が解析結果にも良く整合することを示した．

液状化地盤における電柱のドレーン化による地震時変状抑制効果に関する遠心力模型実験

石丸真，伊藤広和，中井健太郎，野田利弘

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

2011 年東北地方太平洋沖地震の影響により，関東地方でも広範囲に液状化が発生し，多数の電柱が沈下・傾斜の被害を受けた。都市部では電柱は狭小な場所に設置される場合が多いため対策範囲が限られており，また液状化地域だけでも膨大な本数の電柱が施設されているため，安価で簡易な対策工法の開発が望まれている。本研究では排水工法に着目し，砂地盤の液状化時における電柱の沈下・傾斜の抑制を目的として，電柱にドレーン孔を設ける工法を新たに考案した。本稿では，その工法の適用性検証として実施した遠心力模型実験の結果について報告する。

液状化地盤における電柱のドレーン化による地震時変状抑制効果の数値解析的検証

中井健太郎，野田利弘，鈴木春香，石丸真，伊藤広和

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

東北地方太平洋沖地震をはじめとして，巨大地震発生時に地盤の液状化に伴う電柱被害（傾斜・沈下・ひび割れ）が数多く発生している．電柱に対する対策としては，根枷工法やグラベルドレーン工法が挙げられるが，前者は液状化地盤に対する適用性は十分検証されていないこと，後者は住宅などの狭隘箇所への施設が困難である等の問題を抱えている．このような背景のもと，電柱に対する新しい耐震対策工法とし，鉄筋コンクリート製の電柱内部の中空部を利用して排水する工法が検討されている．すなわち，電柱地中部にフィルタ付きのドレーン孔を設けることで，地震時に生じる過剰間隙水圧を早期に消散させ，電柱周囲の地盤の剛性低下を抑制する工法である．前報では，その工法の適用性検証として実施した遠心力模型実験結果について報告し，電柱をドレーン化することによって，液状化地盤の電柱の沈下・傾斜に対して一定の効果があることを実証した．本報では，同様の条件を模擬した数値解析によって，電柱ドレーン化の対策効果をより詳細に検証する．用いた解析コードは，砂から中間土，粘土までを同じ理論的枠組で記述し，地震中だけでなく地震後の変形・破壊挙動をも対象にする水～土骨格連成有限変形解析コードである．

水平海底地盤の隆起傾斜に誘発される正断層群の下部での消滅メカニズムの一考察

山田英司，野田利弘，中井健太郎，浅岡顕

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

半固結状態にある水平海底地盤では，地盤の隆起に伴う傾斜によって地盤内に正断層群が形成されることがある。本報告では，地盤下層を構成する材料の種類および状態が地表面から形成される断層面の形状に及ぼす影響について，弾塑性計算によって得られた知見を述べる。計算には，骨格構造の働きに着目した土の弾塑性構成式SYS Cam-clay modelを搭載し，慣性力を考慮した水～土骨格連成有限変形解析コードGEOASIAを用いた。

慣性力考慮の三相系弾塑性有限変形解析による不飽和シルト三軸供試体の二つの吸水破壊メカニズムの解明

野田利弘，吉川高広，服部敦貴

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

近年，降雨による斜面や盛土の崩壊が多発している。その崩壊要因には，不飽和土の飽和化や間隙圧上昇による強度低下，吸水による自重の増加等が挙げられているが，崩壊メカニズムの完全な解明までには至っていない。一般に降雨時の斜面・盛土の崩壊予測には，浸透解析と安定解析を組み合わせた手法が用いられる。しかし，地盤・土構造物の崩壊メカニズム解明には，浸透解析で得られる応力状態を用いて安全率が1.0を超えるか否かで破壊の有無を与える安定解析は全く不十分で，降雨浸透に伴う土の変形から破壊に至る一連の過程を扱う力学体系が必要である。また，破壊現象は加速度運動を伴うため，たとえ外力が降雨であっても，慣性力を考慮する必要性は言うまでもない。さらに，変形から破壊に至る大変形挙動を数値シミュレートするには，土の変形とともに現れる幾何的非線形性を考慮する有限変形論に基づく解析手法が不可欠である。
以上の認識のもと，本研究では別報で示した不飽和シルト三軸供試体が吸水によって変形から破壊に至る二種類の実験を，慣性力考慮の空気～水～土連成有限変形解析コードにより数値シミュレーションを行った。この結果，本シミュレーションにより実験で観察された二種類の吸水破壊挙動がよく再現されたことから，不飽和供試体の吸水破壊には二つの軟化挙動が大きく寄与していることを明らかにした。

不飽和シルト三軸供試体の荷重一定条件下における吸水破壊試験

吉川高広，野田利弘，服部敦貴

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

近年，平成26年8月豪雨や平成30年7月豪雨をはじめ，降雨による斜面や盛土の崩壊が多発している。その崩壊要因には，不飽和土の飽和化や間隙圧上昇による強度低下，吸水による自重の増加等が挙げられているが，崩壊メカニズムの完全な解明までには至っていない。本稿では，降雨による斜面や盛土の崩壊メカニズム解明を見据え，不飽和シルト三軸供試体が荷重一定条件下で吸水時に変形から破壊に至る二種類の実験を行った。

ランダムな屈曲を有する横ずれ断層の変位に伴う表層地盤の3次元弾塑性変形解析

岩井周平，野田利弘，豊田智大

第55回地盤工学研究発表会地盤工学会

開催年月日： 2020年7月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：オンライン国名：日本国

地下深部で横ずれ断層が変位すると，その直上に堆積した表層地盤内に立体的・複合的なすべり面（flower構造）が発達し，地表面では雁行状のせん断ひずみの局所化（Riedelせん断）が生じる．著者らはこの生成メカニズムを解明するため，規則的な屈曲を有する断層線上に堆積した表層地盤の変形を3次元弾塑性変形解析により解き，屈曲部を起点として生じるflower構造および地表面でのRiedelせん断の出現形態が屈曲部での幾何的な変形場（解放性屈曲／拘束性屈曲）により異なることを示してきた．本稿では，実際の断層線が不規則な凹凸を有することを踏まえ，模型底面に非一様な断層線を与えて解析を行った．ランダムな断層線形状を複数ケース用意して解析を実施したが，いずれのケースにおいてもflower構造の発達起点が「断層線の傾斜が最大となる拘束性屈曲」となることが分かり，断層線のトポグラフィに基づく断層変位時の変形卓越箇所の推定可能性が示唆された．

水～土連成問題における u–w–p支配方程式の減衰波動方程式への帰着とその解の性質に関する一考察

豊田智大，野田利弘

第25回計算工学講演会日本計算工学会

A Proposal of Combined Loading Elasto-plastic model 国際会議

Shotaro Yamada, Noda Toshihiro, Nakano Masaki, Asaoka Akira

The 7th Asia-Pacific Congress on Computational Mechanics

弾塑性力学に基づく正断層群の形成に関する数値シミュレーション

山田英司，野田利弘，中井健太郎，浅岡顕

日本地震工学会・大会

開催年月日： 2019年9月

記述言語：日本語会議種別：口頭発表（一般）

開催地：京都大学吉田キャンパス国名：日本国

地盤内に「正断層」が確認されると，それが「活断層」であるかどうかの判定が難しく，その成因が争点となることもある。本報告では，地盤の隆起に伴う傾斜によって形成されたと考えられる正断層群についての数値ミュレーション結果を紹介する。水平堆積海底地盤を対象とし，地盤の堆積後は続成作用により固結が進行して強度が増加する点に注目して，固結状況が異なる３種類の地盤が傾斜する際の地盤挙動を調べた。計算には，骨格構造の働きに着目した土の弾塑性構成式SYS Cam-clay modelを搭載し，慣性力を考慮し
た水～土骨格連成有限変形解析コードGEOASIAを用いた。

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