標高表示板と津波遡上高

最近、街中で標高表示板を見かけるようになりました。


ある街で素人のAさんと、以下のような話をしました。

A「あれは何？」

私「標高表示板ですね。海からどのくらい高いかを示したものです。0.5mですから、海より0.5m高いということです。」

A「津波がきたら、あそこで0.5mの高さになるっていうこと？」

私「いえ、ただ単に、土地の高さを示しているだけです。このあたりだと、津波は○○mまで来ます」

A「それでは全く意味がないじゃないか？あそこでどのくらいの高さまで来るかが示してないと、どこの高さまで逃げればよいかわからないじゃないか？」

絶句。目から鱗でした。
私が表示板を作った訳ではないのですが、なぜか心の中で「すみません」と誤っていました。

確かにそうですよね。私だってよく知らない街への出張で、津波遡上高や避難経路を毎回確認するわけではありません（山は見ますが）。標高表示板の代わりに、津波予想高の表示板のあったほうが、逃げやすいと思います。いくら津波の計算をして、ハザードマップを作っても、伝わらなければ意味がないのです。いえ、そんなことはわかっているつもりでしたが、全くわかっていないことに気づかされました。

やはり、いろいろな方と接しないと、良いものは作れないのかもしれません。

現場透水試験と浸透流解析

「現場透水試験は必要ない。浸透流の逆解析で透水係数を同定すればよいではないか？」

先日、このような相談が私のところに来ました。
極端ですが、ある意味感心しました。

ただ、個人的には反対。
透水係数の妥当性を示す材料（透水試験による透水係数の分布範囲）が欠けると、それはその分布（一連の透水係数を有するとみなせる土質・地質の分布=水理地質）の妥当性を示す材料も同時に欠けるということに繋がります。土質・地質分布の推定誤差を、（分布が正として）透水係数のみに押しつけるようなモデル化は、新たなデータが追加された場合に破綻する可能性が高いのです。バランスが大事でしょう。

初めに設定した透水係数が逆解析結果と大きく異なる原因としては、以下のことが考えられます。
・推定した土質・地質分布が実際と大きく異なる。
・数少ない結果より透水係数が設定されている。（局所的な値が反映されている、粒度のみから推定されている、必要な試験条件を満たしていない、etc）
・同定するデータの種類・量が少ない（計算結果の精度の問題）。

通常は、得られた透水係数の幅を考慮し、モデルをキャリブレーションして行きます。どうしても観測結果を再現できない場合、またはキャリブレーション結果が透水係数の幅や一般値を大きく逸脱する場合、分布の推定を誤っている可能性を疑います。そして、分布を再検討し、計算を続けます。つまり、キャリブレーション作業は、現場で得られた透水係数と推定された土質・地質分布の両者の妥当性を担保する作業だといえるでしょう。

地質屋は現場で観察した根拠をパズルのように組み合わせ、矛盾なく説明できる土質・地質モデルを作成します。しかし、その矛盾のないモデルは大抵複数できてしまいます。その中でも最も可能性の高い（と思う）もの1枚だけを土質・地質モデルとして残します。キャリブレーションがうまくいかない場合は、構築した理屈に沿ってモデルを微修正するか、頭の中に残された2枚目のモデルを試すことになります。それでも合わないなら、計算が合うのはどういった土質・地質分布かを考え、見落とし箇所にあたりを付け、再び現場に戻ります。計算が、自分の推定した土質・地質分布の誤りを指摘してくれるわけです。
これは水の計算だけでなく、変形も同じ事です（水のほうがはるかに単純なので、同視はできませんが）。特に、三次元解析では土質・地質分布が重要ですね。個人的には、通常は透水係数や変形係数、c・φなどの設定誤差より、土質・地質分布の推定誤差のほうがはるかに大きいと感じています。

自然を計算に乗せて解釈したいのであれば、現場をよく歩くこと、原位置試験を実施することなど、基本をおろそかにしないことが近道だと思います。

SYSカムクレイモデル その3

SYSカムクレイの講習会に参加。振り返ると、2年がかりですね。
http://phreeqc.blogspot.jp/2011/11/sys-2.html

講習会参加の許可を貰う際に、上司より、どのように業務に役立つか部長様に説明するよう求められました。
が、面倒なので、適当に流して私費で参加しました。例の部長様に、新しい理論の良さを理解して頂く程の力量も根気もありません。また、「どのように業務に役に立つか？」を知りたがる方は、それが発注の仕様に入らない限り納得されないでしょう。ノルマのあるサラリーマン技術者としては、現時点で流すのがBESTです。

今回は個人の力量を稼ぐべく参加したのですが、私にとってちょうど良い内容でした。
第1回であるためか、カムクレイの限界から、太田・関口モデル、下負荷、そして上負荷、SYSカムクレイと順に話が進みました。以前にFEMや連続体力学の講習等で聞いていたためか、非常に理解しやすい説明でした。

私の解釈も含めて概念を整理すると、以下の通り。（実際に手を動かしたわけではないので解釈に誤りはあると思います。誤りとわかった段階で、今後、修正します。）



①オリジナルカムクレイモデル

• 標準圧密試験（1次元圧密）q=0と等方圧密試験q≠0で正規圧密線（NCL）の傾きは同じ（平行）。しかし、1次元圧密のほうが、体積が小さくなる。p'が同じ（ex. σ’⇔ {1, 1, 1 }と {1.2, 0.9, 0.9} ∴ p’=1） でも、1次元圧密試験では、せん断応力qが生じる。p’によって生じる体積変化が圧密に関する項、qによって生じる体積変化（切片の差）がダイレイタンシー。
• 限界状態線(CSL：Critical State Line)もNCLと平行。
• 練返した土はp’,qが決まれば、vが決まる（排水・非排水せん断で異なるvとならない）。>>>q～p’～v空間で一つの面を形成する。これがロスコー面（Roscoe surface）
• NCLの切片をΝ、CSLをΓとすると、ロスコー面は切片がΝからΓまで連続的に変化する直線の集合ととらえることができる。>>>ΝとΓを線形補間してみよう！・・・これがオリジナルカムクレイモデル。

②-1：修正カムクレイモデル

• オリジナルカムクレイの線形補間を曲線補間にした（ダイレイタンシーのモデル化が異なる、特異点がなくなり使い勝手が良い）。・・・これが修正カムクレイモデル。
• ほかにも、指数関数型（ECモデル）、対数関数型（LCモデル）などあり。

②-2：関口・太田モデル

• オリジナルカムクレイは等方圧密。>>>異方(K0)圧密を考慮してみよう！・・・これが関口・太田モデル（特異点は残るので処理が必要）。
• ほかにも修正カムクレイに異方性を考慮したものもあり。

③下負荷面・上負荷面の追加（自然堆積粘土への適用）

• 上記のモデルは練返し粘土の挙動を説明。自然堆積粘土では以下の挙動が説明できなかった。
• 弾性状態（過圧密）から弾塑性状態（正規圧密）へのなめらかな変遷（過圧密の解消）、繰り返し載荷による体積ひずみの蓄積>>>オリジナルカムクレイや関口・太田モデルにオプションとして下負荷面を追加。
• NCLの外側（限界状態線の外側：impossible state）で大圧縮する（構造の破壊）。>>>さらに上負荷面を追加。修正カムクレイ+異方性（関口・太田、橋口）+下負荷面＋上負荷面=SYSカムクレイ

案外、対処療法的な加筆•修正の繰り返しなのですね。まだまだ発展しそうです。



理解していない点も多くあります。

• 「過圧密の解消」=「土粒子のインターロッキング・ボンドが消失し、塑性膨張が起こる」といった説明は、ダイレイタンシーによる膨張で、構造の高位化を意味する？つまり、正規圧密状態よりもさらに構造の低位化した状態があるということ？
• 砂の締固め（排水）や液状化（非排水）は、構造の破壊（低位化）で説明されています。では、再液状化を再現できるのでしょうか？

また2年後にでも答えを見つけましょう。

Windows 8 とクラウド

VPN は、リモートネットワークのゲートウェイを使わないように、TCP/IPの中のチェックを外せば、 OK でした。以前までは Cisco のクライアントを使用していましたので気が付きませんでした。

ほか、Windows 8 Pro で気になった点。

• メールアプリは POP をサポートしなくなっています。基本、クラウドやウェブベースの考え方なのでしょうね。
• カレンダーアプリが Google カレンダーをサポートしなくなっています(厳密には逆)。gmail calendar といったアプリだと同期可能なようですが、これはもう少し動向を見て、何をベースにするか判断しないといけないでしょう。Google も強くなりすぎていますので。
• アカウントが PC 単体固有（ローカルアカウント）とネット認証（MSアカウント）の2種になっています。後者のほうが利用できる機能が多く、個人的には便利。いままで Win Live や SkyDrive を積極的に利用していたわけではないのですが、今回、live垢をMS垢に切り替えました。

便利になった反面、情報漏洩前提でPCを触っていく気構えが必要かもしれません。

単体からクラウドへ。この変化を Executive 達に浸透させるのは無理でしょうね。

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2013.8.17追記
ゲートウェイのチェックを外すと、リモートデスクトップがダメ。うーん。

VAIO Duo 11 SVD1122AJB

お盆休みです。

現場がストップする今しか休めません。毎日、現場管理でクラクラしていたので、ちょうど良い休みです（といっても2日だけですが）。

最近は現場でも稀に最年長となることがあり、教える側に立つことも多くなりました。現場を見る目も変わってきたと思います。現場力、ついてきたかな？

さて、休み明けに３ヶ月弱の出張（現場）を予定しています。昨晩より、それ用に購入したPCの準備をしていました。購入したのは VAIO Duo 11 SVD1122AJB 。法人向けモデルのようですが、ネットでは個人でも購入できるんですね。ま、会社のPCなのですが。

スペックは以下の通り。

• Windows8 Pro 64bit
• インテル Core i5-3337U 1.8GHz (最大2.7GHz)
• メモリー4 GB
• 11.6 型、Full HD 1920 × 1080
• 液晶タッチパネル
• バッテリー駆動カタログ値 7時間

今回はバッテリー駆動で実動4時間を目指し、10万未満で選択。計算を掛けないのでi5でOK、Ｃｉｖｉｌ3D 2014 を動かすので 8pro 64bit、メモリは最低4GB、Win8なのでタッチパネルが欲しい、持ち運びのことを考えるとタブレットにもなって軽くて小さいほうがよい、でも、解像度は高いほうがよいなどと考えていくと、この機種になりました。

Win8を本格的に触ったのは初めてだったのですが、個人的には好きですね。スタートボタンがスタート画面になり、ストアからアプリを落として配置できるので、感覚的にタブレットに近いと思います。タッチパネルだと全く不便はありません。ただ、長時間タブレットとして片手で使用するには重いですね。脚の上に置けば問題ないですが。また、画面を起こしてラップトップに変形する時も、まだまごつきます。コツがいりそうです。

駆動時間は実動4時間を超えていましたので、ま、この現場を終えるまでは問題ないでしょう（長期的なことを考えると、やはりLet's Note にしておくべきだったか？）。

Civil3Dも特に問題なく動きました。拡大・縮小はピンチで可能なようですが、動きはイマイチ。指で線を引くのも少し難しい。これはどこか設定があるのかもしれませんが、今回は素直にマウスを使いましょう。

LogMeIn、VPN+リモートデスクトップも問題なく稼働。VPNをつなぐと他のネット回線が途切れるのは、どこかの設定でしょうね。もう少し調べる必要があります。

あとは Office を入れるくらいかな？

これは先ほど注文したので、休み明けになりますね。

J-SHIS

J-SHISを知ったのは、先月。
http://www.j-shis.bosai.go.jp/

PS検層を実施していない、工学的基盤まで土層を確認していない、追加調査は実施しない。このような過酷？な状況で何か参考になるものは？と探していたときに、耐震設計のプロから教えていただきました。この中の、第1層（Vs=350m/s）の深さや、地表から深さ30mまでの平均S波速度(AVS30)が使えるかもしれない、とのことでした（残念ながら、今回の構造物を対象とするスケールには少し粗すぎました）。

しかし、きっちり整備されていますね。
最初は、どうやって表層地盤の区分をしているのだろうと思いましたが、以下に易しい解説がありました。
http://www.j-shis.bosai.go.jp/subsurface-structure-model-for-seismic-hazard-maps

地震動予測のための物理モデル

地震動の予測を物理モデルに基づいて定量的に行うためには、地下構造の物性値に関する情報、特に、弾性波速度や密度が重要となります。地震動予測を行うために、地下構造を大きく３つの領域、上部マントルから地震基盤（S波速度3km/s相当層）までの地殻構造、地震基盤から工学的基盤（S波速度400m/s～700m/s相当層）までの深部地盤構造、工学的基盤から地表までの浅部地盤構造に分けてモデル化することが行われています。 

モデリングの手法

地殻構造については、反射法・屈折法弾性波探査により得られた情報や、全国的に整備が進んでいる地震観測網のデータを用いて地震学的手法により求められた地震波速度構造、地震波減衰構造に基づいてモデルを作成しています。内陸の活断層の地震では、深さ方向にモホ面を含む領域まで、また海溝型の地震では、プレートの構造を含めたモデリングが必要となります。 

深部地盤構造のモデル

深部地盤構造は、地震動の比較的長周期部分の特性に大きな影響を与える地下構造です。全国地震動予測地図の震源断層を特定した地震動予測地図の作成においては、深部地盤構造モデルを用いたシミュレーションにより、工学的基盤での地震動の計算が行われています、深部地盤構造モデリングのためには、深層ボーリング、反射法・屈折法弾性波探査、微動探査、重力探査データや、地質構造情報などが利用されています。 

浅部地盤構造のモデル

浅部地盤構造のモデル化では、表層地質データやボーリングデータを用いて地盤構造モデルを作成することが基本となります。特定地点での評価であれば、その地点で必要とされる予測精度に応じた調査を行い、非線形解析も含めた詳細な解析を実施することも可能です。しかし、面的に精度良く広域を覆う浅部地盤モデルを作成するには、浅部地盤構造は局所的な変化が大きいため、モデル化には膨大なデータ収集が必要となってしまいます。このため、現状では、広域での面的な評価が必要な場合には、浅部地盤構造のモデル化を行うかわりに、簡便な表層地盤増幅率の評価法として、微地形分類データベースを利用した手法が用いられる場合があります。全国地震動予測地図における表層地盤増幅率は、微地形分類データベースを利用して評価されています。

終わりに

地下構造のモデル化は、地震動予測の精度向上のために必須のものです。モデルの高精度化を支えるため、地下構造に関するデータをとりまとめた統合化地下構造データベースの構築などの取り組みが行われています。

わかり易い説明です。このような説明がお客様にもすらすらできれば良いですね。
一番気になっていた浅部の地盤構造の反映も、微地形から判定しているようですね。全国を早急に整備するという意味では、効率的な手法かもしれません。
こういった研究・整備が数年前から実施されていたのですね。そのうち、50mメッシュになるのでしょう。
http://www.chika-db.bosai.go.jp/event090306/pdf/03wakamatsu.pdf
http://www.chika-db.bosai.go.jp/event110310/pdf/5th_06_midorikawa.pdf

しかも、アプリになっていました。これ、使い勝手良いです。
http://www.j-shis.bosai.go.jp/app-jshis
いくら良いものを作っても、すぐ閲覧できる環境でないと見ない、という点をうまく克服していると思います。ハザードマップとして、緊急地震速報と連動した断層・地震動の表示、出張先での避難経路や避難所の表示などを搭載しても便利でしょう。

ん？趣旨が外れてきたかな？

サンプリングによる補正値

サンプリング法による繰り返し三軸（変形特性）の違いについては、吉田望「地盤の地震応答解析」p67に書かれていました。

やはり、サンプリング法によって、さらにせん断ひずみの大きさによって、補正値が異なるようです。しかし、その値は各試料によって幅があり絶対ではない。そのため、実務ではサンプリングの違いによる補正までは実施していないのが実情、とのこと。ま、凍結が理想なのは共通しているようです。

また、いろいろなG-γ・h-γデータの紹介もありました（すっかり忘れていました）。土研などの式も紹介されており、これらから履歴減衰の上限値を引っ張ってくることも可能でしょうね。ま、だからと言って試験がいらないということでもないでしょうけど。工学的基盤での入力波を造る場合には 上限だけではだめですからね。

見返すと、いろいろ忘れていました。この際、いろんな本を読んで、プロに話を聞いてみましょう。