JP2002122675A - 地質波動伝播シミュレーションシステム及びその記録媒体 - Google Patents
地質波動伝播シミュレーションシステム及びその記録媒体Info
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- JP2002122675A JP2002122675A JP2000314194A JP2000314194A JP2002122675A JP 2002122675 A JP2002122675 A JP 2002122675A JP 2000314194 A JP2000314194 A JP 2000314194A JP 2000314194 A JP2000314194 A JP 2000314194A JP 2002122675 A JP2002122675 A JP 2002122675A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地質モデルを作成し、有限要素法の３次元解
析を容易にかつ簡単に行え、作業量を軽減化した地質波
動伝播シミュレーションシステムを構築する。 【解決手段】 地質モデルの地質波動伝播シミュレーシ
ョンにおいて、地質波動伝播対象の地質モデルを作成
し、地質モデルの領域に地質物性値を定義し、入力する
震源モデルを作成し、地質物性値が定義された領域に均
一メッシュを自動作成し、震源モデルと解析条件に従い
有限要素法解析により地質波動伝播シミュレーションを
実行し、解析結果を表示する。ＧＵＩ操作画面に従っ
て、地質モデルの作成、地質物性値の定義、震源モデル
の作成、解析条件の定義、シミュレーション実行指示、
解析結果表示を行う。均一メッシュ形状は、正立方体で
あり、異なる地質物性値の領域には、大きさの異なる均
一メッシュを作成する。
析を容易にかつ簡単に行え、作業量を軽減化した地質波
動伝播シミュレーションシステムを構築する。 【解決手段】 地質モデルの地質波動伝播シミュレーシ
ョンにおいて、地質波動伝播対象の地質モデルを作成
し、地質モデルの領域に地質物性値を定義し、入力する
震源モデルを作成し、地質物性値が定義された領域に均
一メッシュを自動作成し、震源モデルと解析条件に従い
有限要素法解析により地質波動伝播シミュレーションを
実行し、解析結果を表示する。ＧＵＩ操作画面に従っ
て、地質モデルの作成、地質物性値の定義、震源モデル
の作成、解析条件の定義、シミュレーション実行指示、
解析結果表示を行う。均一メッシュ形状は、正立方体で
あり、異なる地質物性値の領域には、大きさの異なる均
一メッシュを作成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地質波動伝播シミ
ュレーションシステム及びその記録媒体に関し、特に、
地質波動伝播解析において、有限要素法解析時における
メッシュの均一化を用いて解析を効率化した地質波動伝
播シミュレーションシステムに関し、また、その地質波
動伝播シミュレーションシステムを実現するプログラム
を記録した記録媒体に関する。
ュレーションシステム及びその記録媒体に関し、特に、
地質波動伝播解析において、有限要素法解析時における
メッシュの均一化を用いて解析を効率化した地質波動伝
播シミュレーションシステムに関し、また、その地質波
動伝播シミュレーションシステムを実現するプログラム
を記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】地震発生時に生じる強震域は、例えば、
兵庫県南部地震に代表されるように、局所的な地質構造
に依存する場合が多い。そのため、現在では、地質構造
と強震域との関係解明が急がれている。そこで、その関
係解明には、地質波動伝播の解析を行う必要があるが、
この地質波動伝播解析は、非常に大規模なものとなる。
ところが、この解析を実現するには、高速かつ大容量の
コンピュータを必要とし、現在のコンピュータの性能で
は、実現性に乏しい。
兵庫県南部地震に代表されるように、局所的な地質構造
に依存する場合が多い。そのため、現在では、地質構造
と強震域との関係解明が急がれている。そこで、その関
係解明には、地質波動伝播の解析を行う必要があるが、
この地質波動伝播解析は、非常に大規模なものとなる。
ところが、この解析を実現するには、高速かつ大容量の
コンピュータを必要とし、現在のコンピュータの性能で
は、実現性に乏しい。
【０００３】また、汎用的な地質波動伝播解析ソフトは
あるが、地質波動伝播に特化したシミュレーションシス
テムあるいはシミュレーションソフトではない。そし
て、この地質波動伝播解析は、非常に大規模な解析とな
るため、有限要素法を縦方向、つまり、深さ方向に用い
た２次元解析を行う簡易的な解析である。他に、地質波
動伝播解析には、地表面の振動を観測し、経験的実験デ
ータを考慮して地質波動の伝播解析を行う手法も簡便的
に採用されている。
あるが、地質波動伝播に特化したシミュレーションシス
テムあるいはシミュレーションソフトではない。そし
て、この地質波動伝播解析は、非常に大規模な解析とな
るため、有限要素法を縦方向、つまり、深さ方向に用い
た２次元解析を行う簡易的な解析である。他に、地質波
動伝播解析には、地表面の振動を観測し、経験的実験デ
ータを考慮して地質波動の伝播解析を行う手法も簡便的
に採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの手法
によっては、精度の良い３次元解析を行えないために、
特に複雑な地質構造中における波動伝播の挙動について
の解明は、困難であった。この３次元解析に、有限要素
法を適用しようとすると、コンピュータ上の問題に加え
て、地質モデルをメッシュ化した領域に関するメッシュ
形状パラメータの入力も膨大な量になるため、オペレー
タの作業量は計り知れないものとなる。
によっては、精度の良い３次元解析を行えないために、
特に複雑な地質構造中における波動伝播の挙動について
の解明は、困難であった。この３次元解析に、有限要素
法を適用しようとすると、コンピュータ上の問題に加え
て、地質モデルをメッシュ化した領域に関するメッシュ
形状パラメータの入力も膨大な量になるため、オペレー
タの作業量は計り知れないものとなる。
【０００５】また、波動エコーを利用した地質構造探査
を用いても、そのエコーの伝播挙動が十分に明らかにな
っていないため、複雑な地質構造の解析を行うことは困
難であった。そこで、本発明は、地質波動伝播解析に特
化し、有限要素法を用いた３次元解析を容易に行え、オ
ペレータの作業量を軽減化した地質波動伝播シミュレー
ションシステムを構築することと、そのシミュレーショ
ンシステムを実行するプログラムを記録した記録媒体を
提供することを目的とする。
を用いても、そのエコーの伝播挙動が十分に明らかにな
っていないため、複雑な地質構造の解析を行うことは困
難であった。そこで、本発明は、地質波動伝播解析に特
化し、有限要素法を用いた３次元解析を容易に行え、オ
ペレータの作業量を軽減化した地質波動伝播シミュレー
ションシステムを構築することと、そのシミュレーショ
ンシステムを実行するプログラムを記録した記録媒体を
提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するため、本発明では、有限要素法により地質モデルの
波動伝播解析を行う地質波動伝播シミュレーションシス
テムにおいて、地質波動伝播の対象となる地質モデルを
作成する地質モデル作成手段と、前記地質モデルの領域
に対して地質物性値を定義する地質物性値定義手段と、
前記地質モデルに入力する震源モデルを作成する震源モ
デル作成手段と、前記地質物性値が定義された前記地質
モデルの領域について均一メッシュを自動作成し、該メ
ッシュを用いて、前記震源モデルと解析条件に従い地質
波動伝播シミュレーションを実行するシミュレーション
実行手段と、前記地質モデルと、前記シミュレーション
実行手段による解析結果を表示する表示手段とを備え
た。
するため、本発明では、有限要素法により地質モデルの
波動伝播解析を行う地質波動伝播シミュレーションシス
テムにおいて、地質波動伝播の対象となる地質モデルを
作成する地質モデル作成手段と、前記地質モデルの領域
に対して地質物性値を定義する地質物性値定義手段と、
前記地質モデルに入力する震源モデルを作成する震源モ
デル作成手段と、前記地質物性値が定義された前記地質
モデルの領域について均一メッシュを自動作成し、該メ
ッシュを用いて、前記震源モデルと解析条件に従い地質
波動伝播シミュレーションを実行するシミュレーション
実行手段と、前記地質モデルと、前記シミュレーション
実行手段による解析結果を表示する表示手段とを備え
た。
【０００７】そして、前記表示手段は、ＧＵＩ操作画面
を有し、該操作画面の表示に従って、少なくとも前記地
質モデルの作成、前記地質物性値の定義、震源モデルの
作成、前記解析条件の定義、シミュレーション実行指示
を行えるようにした。また、前記シミュレーション実行
手段は、当て嵌められた前記地質物性値が同一な前記地
質モデルの領域について、均一メッシュを自動作成し、
当て嵌められた前記地質物性値が異なる前記地質モデル
の領域について、メッシュの大きさが異なる前記均一メ
ッシュを作成し、前記均一メッシュの形状を正立方体と
した。
を有し、該操作画面の表示に従って、少なくとも前記地
質モデルの作成、前記地質物性値の定義、震源モデルの
作成、前記解析条件の定義、シミュレーション実行指示
を行えるようにした。また、前記シミュレーション実行
手段は、当て嵌められた前記地質物性値が同一な前記地
質モデルの領域について、均一メッシュを自動作成し、
当て嵌められた前記地質物性値が異なる前記地質モデル
の領域について、メッシュの大きさが異なる前記均一メ
ッシュを作成し、前記均一メッシュの形状を正立方体と
した。
【０００８】さらに、前記地質モデル作成手段は、複数
の地表面位置からの深さ方向の地層境界データに基づい
て、３次元地質モデルを自動作成し、前記地層境界デー
タをボーリングデータとし、あるいは、保存されている
地質モデルデータに基づいて、３次元地質モデルを作成
するようにした。また、前記地質物性値定義手段は、地
盤深さ方向の地震速度勾配を連続関数により補完して地
質物性値を作成することとした。
の地表面位置からの深さ方向の地層境界データに基づい
て、３次元地質モデルを自動作成し、前記地層境界デー
タをボーリングデータとし、あるいは、保存されている
地質モデルデータに基づいて、３次元地質モデルを作成
するようにした。また、前記地質物性値定義手段は、地
盤深さ方向の地震速度勾配を連続関数により補完して地
質物性値を作成することとした。
【０００９】前記震源モデル作成手段は、断層破壊過程
の入力により、断層面上のすべりに対する空間的及び時
間的分布挙動の入力により、さらには、所定の地震波形
の入力により前記震源モデルを作成するようにし、前記
地質モデル内の指定された位置に点震源モデルを作成す
るようにした。そして、前記表示手段は、前記地質モデ
ルの地表面において指定された位置の地震動波形を表示
し、あるいは前記地質モデル内の指定された面における
地震波伝播図をアニメーション表示できるようにした。
の入力により、断層面上のすべりに対する空間的及び時
間的分布挙動の入力により、さらには、所定の地震波形
の入力により前記震源モデルを作成するようにし、前記
地質モデル内の指定された位置に点震源モデルを作成す
るようにした。そして、前記表示手段は、前記地質モデ
ルの地表面において指定された位置の地震動波形を表示
し、あるいは前記地質モデル内の指定された面における
地震波伝播図をアニメーション表示できるようにした。
【００１０】また、本発明では、有限要素法解析により
前記地質モデルの地質波動伝播シミュレーションを実行
するプログラムを記録したプログラム記録媒体におい
て、地質波動伝播の対象となる地質モデルを作成し、前
記地質モデルの領域に対して地質物性値を定義し、前記
地質モデルに入力する震源モデルを作成し、前記地質物
性値が定義された前記地質モデルの領域について均一メ
ッシュを自動作成し、該メッシュを用いて、前記震源モ
デルと解析条件に従い地質波動伝播シミュレーションを
実行し、前記地質モデルと、前記シミュレーション実行
手段による解析結果を表示するプログラムを記録した。
前記地質モデルの地質波動伝播シミュレーションを実行
するプログラムを記録したプログラム記録媒体におい
て、地質波動伝播の対象となる地質モデルを作成し、前
記地質モデルの領域に対して地質物性値を定義し、前記
地質モデルに入力する震源モデルを作成し、前記地質物
性値が定義された前記地質モデルの領域について均一メ
ッシュを自動作成し、該メッシュを用いて、前記震源モ
デルと解析条件に従い地質波動伝播シミュレーションを
実行し、前記地質モデルと、前記シミュレーション実行
手段による解析結果を表示するプログラムを記録した。
【００１１】そして、ＧＵＩ操作画面の表示に従って、
少なくとも前記地質モデルの作成、前記地質物性値の定
義、震源モデルの作成、前記解析条件の定義、シミュレ
ーション実行指示、解析結果表示を行うプログラム記録
媒体とした。さらに、当て嵌められた前記地質物性値が
同一な前記地質モデルの領域について、均一メッシュを
自動作成し、当て嵌められた前記地質物性値が異なる前
記地質モデルの領域について、メッシュの大きさが異な
る前記均一メッシュとするプログラムを記録した。
少なくとも前記地質モデルの作成、前記地質物性値の定
義、震源モデルの作成、前記解析条件の定義、シミュレ
ーション実行指示、解析結果表示を行うプログラム記録
媒体とした。さらに、当て嵌められた前記地質物性値が
同一な前記地質モデルの領域について、均一メッシュを
自動作成し、当て嵌められた前記地質物性値が異なる前
記地質モデルの領域について、メッシュの大きさが異な
る前記均一メッシュとするプログラムを記録した。
【００１２】また、複数の地表面位置からの深さ方向の
地層境界データに基づいて、３次元の地質モデルを自動
作成し、地盤深さ方向の地震速度勾配を連続関数により
補完して前記地質物性値を作成する。そして、断層破壊
過程の入力により、断層面上のすべりに対する空間的及
び時間的分布挙動の入力により、あるいは所定の地震波
形の入力により前記震源モデルを作成でき、前記地質モ
デル内の指定された位置に点震源モデルを作成できるプ
ログラムを記録媒体に記録した。
地層境界データに基づいて、３次元の地質モデルを自動
作成し、地盤深さ方向の地震速度勾配を連続関数により
補完して前記地質物性値を作成する。そして、断層破壊
過程の入力により、断層面上のすべりに対する空間的及
び時間的分布挙動の入力により、あるいは所定の地震波
形の入力により前記震源モデルを作成でき、前記地質モ
デル内の指定された位置に点震源モデルを作成できるプ
ログラムを記録媒体に記録した。
【００１３】また、前記地質モデルの地表面において指
定された位置の地震動波形を表示でき、あるいは前記地
質モデル内の指定された面における地震波伝播図をアニ
メーション表示することができるプログラムを記録媒体
に記録した。
定された位置の地震動波形を表示でき、あるいは前記地
質モデル内の指定された面における地震波伝播図をアニ
メーション表示することができるプログラムを記録媒体
に記録した。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、本実施形態による地質波
動伝播シミュレーションシステムについて、説明する。
本実施形態の地質波動伝播シミュレーションシステムで
は、一連の解析作業をグラフィカル・ユーザ・インター
フェース（ＧＵＩ）による操作画面に従って各種データ
入力を行えるようにし、地質モデルの作成、地質物性値
の定義、震源モデルの作成、解析条件の定義、解析の実
行、そして解析結果の表示までを実施できるようにし
た。さらに、この解析には、有限要素法を採用し、解析
すべき地質構造対象について均一化したメッシュを自動
生成することにより、地質モデルの３次元解析を簡単化
することができ、本実施形態による地質波動伝播シミュ
レーションシステムの実現を容易にしている。
動伝播シミュレーションシステムについて、説明する。
本実施形態の地質波動伝播シミュレーションシステムで
は、一連の解析作業をグラフィカル・ユーザ・インター
フェース（ＧＵＩ）による操作画面に従って各種データ
入力を行えるようにし、地質モデルの作成、地質物性値
の定義、震源モデルの作成、解析条件の定義、解析の実
行、そして解析結果の表示までを実施できるようにし
た。さらに、この解析には、有限要素法を採用し、解析
すべき地質構造対象について均一化したメッシュを自動
生成することにより、地質モデルの３次元解析を簡単化
することができ、本実施形態による地質波動伝播シミュ
レーションシステムの実現を容易にしている。
【００１５】本実施形態の地質波動伝播シミュレーショ
ンシステムの概略ブロック図を、図１に示す。地質波動
伝播シミュレーションシステムは、ＣＰＵを含む制御手
段１、記憶手段２、データベース手段３、表示手段４、
操作手段５、出力手段６、そして送受信手段７から構成
されている。
ンシステムの概略ブロック図を、図１に示す。地質波動
伝播シミュレーションシステムは、ＣＰＵを含む制御手
段１、記憶手段２、データベース手段３、表示手段４、
操作手段５、出力手段６、そして送受信手段７から構成
されている。
【００１６】記憶手段２には、このシミュレーションシ
ステムを駆動するためのオペレーションプログラムのほ
か、地質モデル作成、地質物性値定義、震源モデル作
成、解析条件定義／解析実行、そして結果表示をそれぞ
れ実行するための各プログラムが格納されている。ま
た、データベース手段３には、上記の各プログラムを実
行する上で必要な、地質モデルデータ、ボーリングデー
タ等、地質物性値データ、振動波形データを記憶してお
き、さらに画像ファイルデータも記憶できる。
ステムを駆動するためのオペレーションプログラムのほ
か、地質モデル作成、地質物性値定義、震源モデル作
成、解析条件定義／解析実行、そして結果表示をそれぞ
れ実行するための各プログラムが格納されている。ま
た、データベース手段３には、上記の各プログラムを実
行する上で必要な、地質モデルデータ、ボーリングデー
タ等、地質物性値データ、振動波形データを記憶してお
き、さらに画像ファイルデータも記憶できる。
【００１７】表示手段４は、表示画面を有し、シミュレ
ーションシステムの実行時に、ＧＵＩ操作できる画面を
表示するものである。操作手段５は、マウス、キーボー
ド等であり、オペレータがＧＵＩ操作画面に従って、デ
ータ入力、あるいは画面上でポインタを行うものであ
る。また、タッチスクリーンによる方式を含めることが
出きる。
ーションシステムの実行時に、ＧＵＩ操作できる画面を
表示するものである。操作手段５は、マウス、キーボー
ド等であり、オペレータがＧＵＩ操作画面に従って、デ
ータ入力、あるいは画面上でポインタを行うものであ
る。また、タッチスクリーンによる方式を含めることが
出きる。
【００１８】出力手段６は、表示手段４に画面表示され
た情報を、必要に応じてプリンタ等でハードコピーなど
を行うものである。送受信手段７は、このシミュレーシ
ョンシステムと外部とでデータ等を送受信するためのイ
ンターフェースであり、例えば、このシステムを内蔵す
るパソコンと他のパソコン又はサーバとＬＡＮ接続する
場合、インターネットに接続する場合、さらに、無線通
信情報端末に接続する場合などに、必要とするものであ
る。
た情報を、必要に応じてプリンタ等でハードコピーなど
を行うものである。送受信手段７は、このシミュレーシ
ョンシステムと外部とでデータ等を送受信するためのイ
ンターフェースであり、例えば、このシステムを内蔵す
るパソコンと他のパソコン又はサーバとＬＡＮ接続する
場合、インターネットに接続する場合、さらに、無線通
信情報端末に接続する場合などに、必要とするものであ
る。
【００１９】なお、図１に示したシステム構成では、パ
ソコンに記憶手段２及びデータベース手段３を内蔵して
いる状態で示したが、内蔵しているメモリ容量によって
は、ＬＡＮ接続されたサーバに、記憶手段２及びデータ
ベース手段３を設置してもよい。この場合には、パソコ
ンに、システム稼動上必要なメモリ手段を備え、シミュ
レーション実行時に送受信手段７を介してダウンロー
ド、あるいはアップロードを行う。
ソコンに記憶手段２及びデータベース手段３を内蔵して
いる状態で示したが、内蔵しているメモリ容量によって
は、ＬＡＮ接続されたサーバに、記憶手段２及びデータ
ベース手段３を設置してもよい。この場合には、パソコ
ンに、システム稼動上必要なメモリ手段を備え、シミュ
レーション実行時に送受信手段７を介してダウンロー
ド、あるいはアップロードを行う。
【００２０】制御手段１は、地質波動伝播シミュレーシ
ョンを実行するにあたり各手段を制御するものであり、
操作手段５から入力される操作指示に従って、記憶手段
２又はデータベース手段３から各データを読み出し、地
質波動伝播シミュレーションを実行し、そして、表示手
段４にＧＵＩ操作画面を表示し、そのシミュレーション
での解析結果を表示手段４、データベース手段３又は出
力手段６に出力する。
ョンを実行するにあたり各手段を制御するものであり、
操作手段５から入力される操作指示に従って、記憶手段
２又はデータベース手段３から各データを読み出し、地
質波動伝播シミュレーションを実行し、そして、表示手
段４にＧＵＩ操作画面を表示し、そのシミュレーション
での解析結果を表示手段４、データベース手段３又は出
力手段６に出力する。
【００２１】ここで、本実施形態において、有限要素法
に均一化したメッシュを自動生成することによる有限要
素法解析を採用したことによって、地質波動伝播のシミ
ュレーションをＧＵＩ操作により容易に実行できるよう
になったことを説明する。本実施形態の地質波動伝播シ
ミュレーションで用いられる有限要素法の定式は次のと
おりである。
に均一化したメッシュを自動生成することによる有限要
素法解析を採用したことによって、地質波動伝播のシミ
ュレーションをＧＵＩ操作により容易に実行できるよう
になったことを説明する。本実施形態の地質波動伝播シ
ミュレーションで用いられる有限要素法の定式は次のと
おりである。
【００２２】 [M][u2]+[C][u1]+[K][u]=[P] （１） ここで、[M]、[C]、[K]は、それぞれ質量マトリクス、
減衰マトリクス、剛性マトリクスであり、[u2]、[u1]、
[u]は、それぞれ加速度ベクトル、速度ベクトル、変位
ベクトルである。また、[P]は、外力ベクトルである。
そこで、数式（１）を時間方向にｄｔの間隔で離散化す
ると、時刻ｔ＋ｄｔでの変位ｕt+dtは、次式で表わされ
る。
減衰マトリクス、剛性マトリクスであり、[u2]、[u1]、
[u]は、それぞれ加速度ベクトル、速度ベクトル、変位
ベクトルである。また、[P]は、外力ベクトルである。
そこで、数式（１）を時間方向にｄｔの間隔で離散化す
ると、時刻ｔ＋ｄｔでの変位ｕt+dtは、次式で表わされ
る。
【００２３】 [ut+dt]=[(ｄｔ)2・[Pt]+(2[M]−ｄｔ・[C]−(ｄｔ)2・[K])・[ut] +(ｄｔ・[C]−[M])・[ut-dt]]／[M] （２） ここで、集中質量を採用すると、数式（２）の[M]
-1は、対角マトリクスとなり、陽解法で変位ｕt+dtを計
算することができる。本実施形態で採用される有限要素
法解析では、メッシュ生成時に、同一地層内領域など、
ユーザが指定した解析効率上必要と思われる任意の領域
内では、その形状を均一なメッシュ、例えば、正立方体
とする。同一地層内では、その地層が有するパラメータ
は均一であるとして、解析時にも、その地層の均一性を
利用して、解析の効率化を図るものである。
-1は、対角マトリクスとなり、陽解法で変位ｕt+dtを計
算することができる。本実施形態で採用される有限要素
法解析では、メッシュ生成時に、同一地層内領域など、
ユーザが指定した解析効率上必要と思われる任意の領域
内では、その形状を均一なメッシュ、例えば、正立方体
とする。同一地層内では、その地層が有するパラメータ
は均一であるとして、解析時にも、その地層の均一性を
利用して、解析の効率化を図るものである。
【００２４】ただ、層状態が変化する地層及び地表面に
対して、この立方体形状でメッシュ生成したとき、その
各モデルの境界においては、階段状になるが、メッシュ
サイズを地震動波長に比べて十分小さくすることで、そ
の影響を無視できる程度まで小さくできる。そして、こ
のメッシュサイズについて、音伝播の遅い堆積層に対し
ては、細かい均一メッシュを用い、音伝播の早い岩盤層
に対して粗い均一メッシュを用いて効率化を行う。
対して、この立方体形状でメッシュ生成したとき、その
各モデルの境界においては、階段状になるが、メッシュ
サイズを地震動波長に比べて十分小さくすることで、そ
の影響を無視できる程度まで小さくできる。そして、こ
のメッシュサイズについて、音伝播の遅い堆積層に対し
ては、細かい均一メッシュを用い、音伝播の早い岩盤層
に対して粗い均一メッシュを用いて効率化を行う。
【００２５】なお、メッシュサイズの大きさが異なる領
域の境界では、境界上の節点力を互いの境界上の節点ま
で内挿し、各時間ステップ毎に重ね合わせることによ
り、境界条件を満たすことができる。ここで、従来の有
限要素法では、数式（２）に示される質量マトリクス
[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性マトリクス[K]ijに
ついて、メッシュ形状に関する構成パラメータを、メッ
シュ毎に保持する必要がある。その構成パラメータは次
式で表わせる。
域の境界では、境界上の節点力を互いの境界上の節点ま
で内挿し、各時間ステップ毎に重ね合わせることによ
り、境界条件を満たすことができる。ここで、従来の有
限要素法では、数式（２）に示される質量マトリクス
[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性マトリクス[K]ijに
ついて、メッシュ形状に関する構成パラメータを、メッ
シュ毎に保持する必要がある。その構成パラメータは次
式で表わせる。
【００２６】 f(S1,S2,…,Sn,[N1,…,Nk]1,[N1,…,Nl]2,…,[N1,…,Nm]n) （３） ここで、S1,S2, …,Snは、解析領域内のｎ個の均一物性
値領域に対する質量、減衰及び剛性のパラメータであ
り、領域数に比例して増加するものである。さらに、[N
1, …,Nk]1、[N1, …,Nl]2、…、[N1, …,Nm]nは、ｎ個
の均一物性値領域が、メッシュ形状に関する個々のパラ
メータを有する状態を示しており、メッシュ数に比例し
て増加するものである。
値領域に対する質量、減衰及び剛性のパラメータであ
り、領域数に比例して増加するものである。さらに、[N
1, …,Nk]1、[N1, …,Nl]2、…、[N1, …,Nm]nは、ｎ個
の均一物性値領域が、メッシュ形状に関する個々のパラ
メータを有する状態を示しており、メッシュ数に比例し
て増加するものである。
【００２７】このように、従来の有限要素法により解析
を行う場合には、解析領域内の全てのメッシュに対し
て，メッシュ形状に関するパラメータを用意しなければ
ならないことが分かる。これらのパラメータをオペレー
タによって、一々手作業で入力しなければならず、しか
も、膨大なメモリを消費することになる。そこで、本実
施形態で採用する有限要素法では、次式で示されるよう
に、質量マトリクス[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性
マトリクス[K]ijについて、メッシュ形状に関する構成
パラメータを、均一物性値領域毎に保持するようにし
た。
を行う場合には、解析領域内の全てのメッシュに対し
て，メッシュ形状に関するパラメータを用意しなければ
ならないことが分かる。これらのパラメータをオペレー
タによって、一々手作業で入力しなければならず、しか
も、膨大なメモリを消費することになる。そこで、本実
施形態で採用する有限要素法では、次式で示されるよう
に、質量マトリクス[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性
マトリクス[K]ijについて、メッシュ形状に関する構成
パラメータを、均一物性値領域毎に保持するようにし
た。
【００２８】 f(S1,S2, …,Sn,[N1]1,[N1]2, …,[N1]n) （４） ここで、S1、S2、…、Sn,は、均一物性値領域毎の質
量、減衰及び剛性パラメータであり、領域数に比例して
増加するものである。さらに[N1]1、[N1]2、…、[N1]n
は、ｎ個の均一物性値領域について、そのメッシュ形状
に関するパラメータを示しており、均一物性値領域数に
比例して増加するものである。
量、減衰及び剛性パラメータであり、領域数に比例して
増加するものである。さらに[N1]1、[N1]2、…、[N1]n
は、ｎ個の均一物性値領域について、そのメッシュ形状
に関するパラメータを示しており、均一物性値領域数に
比例して増加するものである。
【００２９】この数式（４）と数式（３）を比較する
と、従来の有限要素法による解析と大きく異なること
は、従来法では、ｎ個の均一物性値領域の個々のメッシ
ュが、メッシュ形状に関するパラメータを有するのに対
し、本実施形態の有限要素法解析では、ｎ個の均一物性
値領域の個々のメッシュに関するパラメータは、均一物
性値領域内では等しく、１つのメッシュに対するパラメ
ータを使用する。
と、従来の有限要素法による解析と大きく異なること
は、従来法では、ｎ個の均一物性値領域の個々のメッシ
ュが、メッシュ形状に関するパラメータを有するのに対
し、本実施形態の有限要素法解析では、ｎ個の均一物性
値領域の個々のメッシュに関するパラメータは、均一物
性値領域内では等しく、１つのメッシュに対するパラメ
ータを使用する。
【００３０】これは、同一地層を、例えば、正立方体形
状の均一メッシュで分割することによって実現され、数
式（４）に示されるように、均一メッシュ領域毎にメッ
シュ形状に関するパラメータを圧縮している。そのた
め、これらのマトリクスを保持するには、たかだか均一
領域数に比例するメモリを必要とするだけである。ま
た、数式（２）に示される各時間ステップ毎の計算時に
メッシュ形状に関するパラメータを展開して利用できる
ため、効率良く解析を行うことができる。これまでに説
明した均一メッシュによる有限要素法を用いた解析処理
のフロー概要を、図２に示した。
状の均一メッシュで分割することによって実現され、数
式（４）に示されるように、均一メッシュ領域毎にメッ
シュ形状に関するパラメータを圧縮している。そのた
め、これらのマトリクスを保持するには、たかだか均一
領域数に比例するメモリを必要とするだけである。ま
た、数式（２）に示される各時間ステップ毎の計算時に
メッシュ形状に関するパラメータを展開して利用できる
ため、効率良く解析を行うことができる。これまでに説
明した均一メッシュによる有限要素法を用いた解析処理
のフロー概要を、図２に示した。
【００３１】先ず、地質波動伝播シミュレーションの解
析に必要な条件、つまり、シミュレーションを実行する
時間、シミュレーション出力をする間隔ｄｔを読み込み
（ステップａ）、数式（４）に従って、質量マトリクス
[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性マトリクス[K]ijの
均一メッシュ内での圧縮を行う（ステップｂ）。読み込
まれた間隔ｄｔを更新する毎に（ステップｃ）、数式
（２）で示されるメッシュ上の変位ｕt+dtを、質量マト
リクス[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性マトリクス
[K]ijを順次展開することにより計算する（ステップ
ｄ）。
析に必要な条件、つまり、シミュレーションを実行する
時間、シミュレーション出力をする間隔ｄｔを読み込み
（ステップａ）、数式（４）に従って、質量マトリクス
[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性マトリクス[K]ijの
均一メッシュ内での圧縮を行う（ステップｂ）。読み込
まれた間隔ｄｔを更新する毎に（ステップｃ）、数式
（２）で示されるメッシュ上の変位ｕt+dtを、質量マト
リクス[M]ij、減衰マトリクス[C]ij、剛性マトリクス
[K]ijを順次展開することにより計算する（ステップ
ｄ）。
【００３２】そして、シミュレーション時間に到達する
まで、時間を間隔ｄｔ毎に更新して変位が計算され（ス
テップｅ）、その時間に到達すると（Ｙ）、その解析処
理は終了する。まだ、シミュレーション時間に到達して
いなければ（Ｎ）、ステップｅに戻ってシミュレーショ
ン時間に到達するまで、時間を間隔ｄｔ毎に更新しなが
ら変位の計算が続行される。
まで、時間を間隔ｄｔ毎に更新して変位が計算され（ス
テップｅ）、その時間に到達すると（Ｙ）、その解析処
理は終了する。まだ、シミュレーション時間に到達して
いなければ（Ｎ）、ステップｅに戻ってシミュレーショ
ン時間に到達するまで、時間を間隔ｄｔ毎に更新しなが
ら変位の計算が続行される。
【００３３】このような計算によって得られた変位ｕ
t+dtに基づいて、ＧＵＩ画面上に地質波動伝播の状態を
表示することができる。以上に示した均一メッシュによ
る有限要素法を採用した地質波動伝播シミュレーション
システムの操作処理の手順を、図３に示した。そして、
その手順に対応して、表示手段４に表示されるＧＵＩ操
作画面の具体例を図４乃至図１２に示した。
t+dtに基づいて、ＧＵＩ画面上に地質波動伝播の状態を
表示することができる。以上に示した均一メッシュによ
る有限要素法を採用した地質波動伝播シミュレーション
システムの操作処理の手順を、図３に示した。そして、
その手順に対応して、表示手段４に表示されるＧＵＩ操
作画面の具体例を図４乃至図１２に示した。
【００３４】次に、これらの図を参照して、本実施形態
による地質波動伝播シミュレーションシステムの操作処
理について説明する。地質波動伝播シミュレーションシ
ステムの操作処理は、地質モデルの作成、地質物性値の
定義、震源モデルの作成、解析条件の定義及び解析実
行、そして結果表示の各ステップからなっている。そこ
で、オペレータが、操作手段５を操作して、地質波動伝
播シミュレーションシステムを起動すると、制御手段１
は、記憶手段２からオペレーションプログラムを読み出
し、図４に示されるように、該システムの初期画面を表
示手段４に表示する。表示された画面には、「地質波動
伝播シミュレーションシステム」のタイトル、メニュー
欄Ｍ、そして、操作処理用ウインドウＷが表示される。
による地質波動伝播シミュレーションシステムの操作処
理について説明する。地質波動伝播シミュレーションシ
ステムの操作処理は、地質モデルの作成、地質物性値の
定義、震源モデルの作成、解析条件の定義及び解析実
行、そして結果表示の各ステップからなっている。そこ
で、オペレータが、操作手段５を操作して、地質波動伝
播シミュレーションシステムを起動すると、制御手段１
は、記憶手段２からオペレーションプログラムを読み出
し、図４に示されるように、該システムの初期画面を表
示手段４に表示する。表示された画面には、「地質波動
伝播シミュレーションシステム」のタイトル、メニュー
欄Ｍ、そして、操作処理用ウインドウＷが表示される。
【００３５】メニュー欄Ｍには、シミュレーションに必
要な操作メニューの一覧Ｍ１乃至Ｍ５が表示される。Ｍ
１乃至Ｍ５は、アイコン化されており、操作手段５を操
作して順次選択指示することができる。Ｍ１は「地質モ
デルの作成」を、Ｍ２は「地質物性値の定義」を、Ｍ３
は「震源モデルの作成」を、Ｍ４は「解析条件の定義及
び解析実行」を、そしてＭ５は「結果表示」を示してい
る。これらのアイコンＭ１乃至Ｍ５を選択指示すると、
制御手段１は、記憶手段２から選択指示された対応する
操作処理プログラムを読み出し、そのプログラムを実行
する。さらに、必要なＧＵＩ操作画面を表示手段４に表
示する。なお、各図において、画面中で選択されたアイ
コンについては、太線枠で示した。
要な操作メニューの一覧Ｍ１乃至Ｍ５が表示される。Ｍ
１乃至Ｍ５は、アイコン化されており、操作手段５を操
作して順次選択指示することができる。Ｍ１は「地質モ
デルの作成」を、Ｍ２は「地質物性値の定義」を、Ｍ３
は「震源モデルの作成」を、Ｍ４は「解析条件の定義及
び解析実行」を、そしてＭ５は「結果表示」を示してい
る。これらのアイコンＭ１乃至Ｍ５を選択指示すると、
制御手段１は、記憶手段２から選択指示された対応する
操作処理プログラムを読み出し、そのプログラムを実行
する。さらに、必要なＧＵＩ操作画面を表示手段４に表
示する。なお、各図において、画面中で選択されたアイ
コンについては、太線枠で示した。
【００３６】オペレータによって、第１の手順として、
「地質モデルの作成」のアイコンＭ１が選択されると、
制御手段１は、記憶手段２に格納されている地質モデル
作成プログラムを読み出し、図５に示されるように、表
示手段４の画面にウインドウＷ１を表示する（ステップ
Ｓ１）。地質モデル作成プログラムは、取得したボーリ
ングデータ等による地表面から深さ方向の地層境界デー
タを入力することにより、３次元地層モデルを自動的に
作成する機能を有する。そして作成した地層モデルをデ
ータベース手段３に地質モデルデータベースＤＢ１を保
存し、さらにデータベースＤＢ１を再利用することがで
きる。
「地質モデルの作成」のアイコンＭ１が選択されると、
制御手段１は、記憶手段２に格納されている地質モデル
作成プログラムを読み出し、図５に示されるように、表
示手段４の画面にウインドウＷ１を表示する（ステップ
Ｓ１）。地質モデル作成プログラムは、取得したボーリ
ングデータ等による地表面から深さ方向の地層境界デー
タを入力することにより、３次元地層モデルを自動的に
作成する機能を有する。そして作成した地層モデルをデ
ータベース手段３に地質モデルデータベースＤＢ１を保
存し、さらにデータベースＤＢ１を再利用することがで
きる。
【００３７】表示されたウインドウＷ１には、地質モデ
ルの作成に必要な操作処理のメニューが表示される。そ
れらのメニューは、「地質モデルデータの登録」、「地
質モデルデータ読込」、「地質モデルデータ作成」そし
て「地質モデルデータ表示」である。アイコン「地質モ
デルデータ登録」を選択指示すると、ボーリングデータ
等を入力することができ、あるいはアイコン「地質モデ
ルデータ読込」を選択すると、データベース手段３に格
納されているデータベースＤＢ１から地質モデルデータ
を読み込むことができる。
ルの作成に必要な操作処理のメニューが表示される。そ
れらのメニューは、「地質モデルデータの登録」、「地
質モデルデータ読込」、「地質モデルデータ作成」そし
て「地質モデルデータ表示」である。アイコン「地質モ
デルデータ登録」を選択指示すると、ボーリングデータ
等を入力することができ、あるいはアイコン「地質モデ
ルデータ読込」を選択すると、データベース手段３に格
納されているデータベースＤＢ１から地質モデルデータ
を読み込むことができる。
【００３８】図５のウインドウＷ１では、アイコン「地
質モデルデータ作成」が選択されて、地質モデルデータ
の自動作成の様子を示しており、位置Ｎｏ．１乃至Ｎ
ｏ.６について入力された深さ方向の地層境界データか
ら、第一層乃至第４層からなる地層モデルを自動的に作
成している。地層モデルに記されたＮｏ．１乃至Ｎｏ.
６は、入力されたボーリングデータの位置を表わしてい
る。
質モデルデータ作成」が選択されて、地質モデルデータ
の自動作成の様子を示しており、位置Ｎｏ．１乃至Ｎ
ｏ.６について入力された深さ方向の地層境界データか
ら、第一層乃至第４層からなる地層モデルを自動的に作
成している。地層モデルに記されたＮｏ．１乃至Ｎｏ.
６は、入力されたボーリングデータの位置を表わしてい
る。
【００３９】アイコン「地質モデルデータ表示」を選択
指示すると、ウインドウＷ１に４層からなる地質モデル
が表示される。ここで、地質モデルが作成されたので、
この地質モデルを構成する各層についての地質物性値を
定義する（ステップＳ２）。図６に示すように、オペレ
ータによって、アイコンＭ２の「地質物性値の定義」が
選択指示されると、制御手段１は、記憶手段２に格納さ
れている地質物性値定義プログラムを読み出し、表示手
段４の画面にウインドウＷ２を表示する。
指示すると、ウインドウＷ１に４層からなる地質モデル
が表示される。ここで、地質モデルが作成されたので、
この地質モデルを構成する各層についての地質物性値を
定義する（ステップＳ２）。図６に示すように、オペレ
ータによって、アイコンＭ２の「地質物性値の定義」が
選択指示されると、制御手段１は、記憶手段２に格納さ
れている地質物性値定義プログラムを読み出し、表示手
段４の画面にウインドウＷ２を表示する。
【００４０】この地質物性値定義プログラムは、地層中
の音伝播速度、又は材料剛性及び密度などの物性値を各
地層について定義する機能を有し、入力した物性値を地
質物性値データベースＤＢ２としてデータベース手段３
に保存することができる。そして、地質モデル中の指定
した領域の物性値を入力済みの物性値と関連付ける機能
を有し、さらに、地盤深さ方向における地震波速度勾配
を連続関数により補完して物性値を作成する機能、そし
て、補完した地震波速度勾配をウインドウＷ２に表示す
る機能を有している。
の音伝播速度、又は材料剛性及び密度などの物性値を各
地層について定義する機能を有し、入力した物性値を地
質物性値データベースＤＢ２としてデータベース手段３
に保存することができる。そして、地質モデル中の指定
した領域の物性値を入力済みの物性値と関連付ける機能
を有し、さらに、地盤深さ方向における地震波速度勾配
を連続関数により補完して物性値を作成する機能、そし
て、補完した地震波速度勾配をウインドウＷ２に表示す
る機能を有している。
【００４１】図６では、作成された地層モデルにおける
各地層に物性値を定義する処理について示している。ア
イコン「地質物性値データ読込」を選択指示したときの
ウインドウＷ２を表示している。各層に対する地質物性
を、例えば，岩盤、堆積層１、堆積層２、堆積層３など
から選択して、各地層に対応付ける。図では、最下層の
第１層について、「岩盤」を選択指示した状態を示して
いる。全ての地層について地質物性が対応付けられる
と、地質物性値データベースＤＢ２から、指定された地
質物性に関する物性値が読み出され、該物性値が当該地
層に関連付けられる。
各地層に物性値を定義する処理について示している。ア
イコン「地質物性値データ読込」を選択指示したときの
ウインドウＷ２を表示している。各層に対する地質物性
を、例えば，岩盤、堆積層１、堆積層２、堆積層３など
から選択して、各地層に対応付ける。図では、最下層の
第１層について、「岩盤」を選択指示した状態を示して
いる。全ての地層について地質物性が対応付けられる
と、地質物性値データベースＤＢ２から、指定された地
質物性に関する物性値が読み出され、該物性値が当該地
層に関連付けられる。
【００４２】作成された地質モデルにおける各地層の物
性値が定義されると、次に、震源モデルの作成に入る
（ステップＳ３）。オペレータによって、アイコンＭ３
の「震源モデルの作成」が選択指示されると、制御手段
１は、記憶手段２から震源モデル作成プログラムを読み
出し、図７に示すように、表示手段４にウインドウＷ３
を表示する。
性値が定義されると、次に、震源モデルの作成に入る
（ステップＳ３）。オペレータによって、アイコンＭ３
の「震源モデルの作成」が選択指示されると、制御手段
１は、記憶手段２から震源モデル作成プログラムを読み
出し、図７に示すように、表示手段４にウインドウＷ３
を表示する。
【００４３】この震源モデル作成プログラムは、例え
ば、深さ方向に沿って特定された断層面に関する断層破
壊過程の入力によって、震源モデルを作成する機能を有
する。また、地質探査で人工地震を発生させる位置に複
数の点震源をモデル化する機能と任意の地震波形を入力
することができる機能とを有している。そして、地震モ
デル作成にあたっては、断層面上の各位置における破壊
振動波形を時刻暦で入力することにより、断層面上の滑
りに対する空間的及び時間的な分布挙動を入力すること
ができる。
ば、深さ方向に沿って特定された断層面に関する断層破
壊過程の入力によって、震源モデルを作成する機能を有
する。また、地質探査で人工地震を発生させる位置に複
数の点震源をモデル化する機能と任意の地震波形を入力
することができる機能とを有している。そして、地震モ
デル作成にあたっては、断層面上の各位置における破壊
振動波形を時刻暦で入力することにより、断層面上の滑
りに対する空間的及び時間的な分布挙動を入力すること
ができる。
【００４４】図７のウインドウＷ３では、ｘｙ軸面にお
ける断層面位置の指定を行っている様子を示しており、
その断層面の範囲を点線で示している。図８のウインド
ウＷ４では、ウインドウＷ３で示された断層面につい
て、断層面すべり分布の時刻暦変動の入力を行っている
様子を示している。その断層面について、時刻ｔ１、ｔ
２、ｔ３における断層面内のすべり状態を矢印で入力し
ている。複数の点震源についても、その位置を、断層面
すべりによる震源モデル作成と同様にして入力すればよ
い。
ける断層面位置の指定を行っている様子を示しており、
その断層面の範囲を点線で示している。図８のウインド
ウＷ４では、ウインドウＷ３で示された断層面につい
て、断層面すべり分布の時刻暦変動の入力を行っている
様子を示している。その断層面について、時刻ｔ１、ｔ
２、ｔ３における断層面内のすべり状態を矢印で入力し
ている。複数の点震源についても、その位置を、断層面
すべりによる震源モデル作成と同様にして入力すればよ
い。
【００４５】ここまでの操作処理において、作成された
地質モデルに対して、構成する地層について地質物性を
定義し、その地質モデルに想定する震源モデルを入力す
ることができた。ここで、地質波動伝播シミュレーショ
ンにおける解析処理に入ることになる（ステップＳ
４）。そこで、オペレータによって、アイコンＭ４の
「解析条件の定義及び解析実行」が選択指示されると、
制御手段１は、記憶手段２から解析条件の定義／解析実
行プログラムを読み出し、該プログラムを実行する。そ
して、表示手段４にウインドウＷ５を表示する。
地質モデルに対して、構成する地層について地質物性を
定義し、その地質モデルに想定する震源モデルを入力す
ることができた。ここで、地質波動伝播シミュレーショ
ンにおける解析処理に入ることになる（ステップＳ
４）。そこで、オペレータによって、アイコンＭ４の
「解析条件の定義及び解析実行」が選択指示されると、
制御手段１は、記憶手段２から解析条件の定義／解析実
行プログラムを読み出し、該プログラムを実行する。そ
して、表示手段４にウインドウＷ５を表示する。
【００４６】ウインドウＷ５には、シミュレーション時
間を定義するための入力欄と、シミュレーション出力間
隔を定義するための入力欄が表示される。図９では、シ
ミュレーション時間について２０秒を、そしてシミュレ
ーション出力間隔について０．５秒を入力した状態を示
している。さらに、ウインドウＷ５には、シミュレーシ
ョン結果として地震動波形を採取したい位置を指定する
ために、アイコン「地震動波形採取位置の入力」が表示
される。このアイコンを選択指示し、採取位置ＩＤ１、
ＩＤ２、ＩＤ３を入力した後、アイコン「地震動波形採
取位置の表示」を選択すると、指定した採取位置ＩＤ
１、ＩＤ２、ＩＤ３が、作成された地質モデル上に記入
されて、ウインドウＷ５の〔地震動波形採取位置〕欄に
地質モデルが表示される。これにより、地質モデルの何
処を採取位置としたかを容易に把握できる。
間を定義するための入力欄と、シミュレーション出力間
隔を定義するための入力欄が表示される。図９では、シ
ミュレーション時間について２０秒を、そしてシミュレ
ーション出力間隔について０．５秒を入力した状態を示
している。さらに、ウインドウＷ５には、シミュレーシ
ョン結果として地震動波形を採取したい位置を指定する
ために、アイコン「地震動波形採取位置の入力」が表示
される。このアイコンを選択指示し、採取位置ＩＤ１、
ＩＤ２、ＩＤ３を入力した後、アイコン「地震動波形採
取位置の表示」を選択すると、指定した採取位置ＩＤ
１、ＩＤ２、ＩＤ３が、作成された地質モデル上に記入
されて、ウインドウＷ５の〔地震動波形採取位置〕欄に
地質モデルが表示される。これにより、地質モデルの何
処を採取位置としたかを容易に把握できる。
【００４７】このようにして、地質波動伝播シミュレー
ションのための解析条件を定義することができたので、
ウインドウＷ５に表示されているアイコン「解析実行」
を選択指示する。制御手段１は、「解析実行」の指示を
受けて、記憶手段２から読み出した解析条件定義／解析
実行プログラムに従って、解析を開始する。そこで、作
成された地質モデルについて、前述した均一メッシュに
よる有限要素法で解析するために、メッシュ自動生成処
理を実行する。この自動生成処理では、地質モデルを構
成する各地層について、定義された地質物性に従って、
これらの地質物性に対応して予め設定された大きさの均
一メッシュを当て嵌める。
ションのための解析条件を定義することができたので、
ウインドウＷ５に表示されているアイコン「解析実行」
を選択指示する。制御手段１は、「解析実行」の指示を
受けて、記憶手段２から読み出した解析条件定義／解析
実行プログラムに従って、解析を開始する。そこで、作
成された地質モデルについて、前述した均一メッシュに
よる有限要素法で解析するために、メッシュ自動生成処
理を実行する。この自動生成処理では、地質モデルを構
成する各地層について、定義された地質物性に従って、
これらの地質物性に対応して予め設定された大きさの均
一メッシュを当て嵌める。
【００４８】図１０におけるウインドウＷ６の〔有限要
素法メッシュ自動生成〕欄には、均一メッシュが当て嵌
められた地質モデルが示されている。図１０に示された
地質モデルでは、地質モデルを領域１と領域２に分け、
堆積層からなる第２層乃至第４層を領域１とし、岩盤か
らなる第１層を領域２としている。これは、例えば、音
の伝播速度の違いによってメッシュサイズを決めた場合
であり、堆積層では、音の伝播は遅いことから、メッシ
ュサイズを小さく、そして岩盤層では、それが早いこと
から、大きくしてある。
素法メッシュ自動生成〕欄には、均一メッシュが当て嵌
められた地質モデルが示されている。図１０に示された
地質モデルでは、地質モデルを領域１と領域２に分け、
堆積層からなる第２層乃至第４層を領域１とし、岩盤か
らなる第１層を領域２としている。これは、例えば、音
の伝播速度の違いによってメッシュサイズを決めた場合
であり、堆積層では、音の伝播は遅いことから、メッシ
ュサイズを小さく、そして岩盤層では、それが早いこと
から、大きくしてある。
【００４９】この様にしてメッシュ自動生成された地層
モデルをウインドウ６で確認し、表示されているアイコ
ン「了解」を選択指示すると、有限要素法メッシュ自動
生成が終了する。制御手段１は、この了解の指示を受
け、図２に示された均一メッシュ有限要素法による解析
処理フローに従って計算し、解析を実行する。次いで、
オペレータによって、アイコンＭ５の「結果表示」が選
択指示されると、制御手段１は、記憶手段２に格納され
た結果表示プログラムに従い、ステップＳ４において解
析された結果について、表示手段４の画面に出力する
（ステップＳ５）。
モデルをウインドウ６で確認し、表示されているアイコ
ン「了解」を選択指示すると、有限要素法メッシュ自動
生成が終了する。制御手段１は、この了解の指示を受
け、図２に示された均一メッシュ有限要素法による解析
処理フローに従って計算し、解析を実行する。次いで、
オペレータによって、アイコンＭ５の「結果表示」が選
択指示されると、制御手段１は、記憶手段２に格納され
た結果表示プログラムに従い、ステップＳ４において解
析された結果について、表示手段４の画面に出力する
（ステップＳ５）。
【００５０】この結果表示プログラムは、解析結果に基
づいて、指定した位置の地震動波形や地震波伝播図など
を表示する機能、さらに、作成した地震波伝播図の画像
をアニメーション表示する機能を有する。そして、作成
された画像ファイルデータＤＢ３をデータベース手段３
に保存することができる。また、地震波伝播図出力で
は、コンタレベルの調整を行う機能も有している。
づいて、指定した位置の地震動波形や地震波伝播図など
を表示する機能、さらに、作成した地震波伝播図の画像
をアニメーション表示する機能を有する。そして、作成
された画像ファイルデータＤＢ３をデータベース手段３
に保存することができる。また、地震波伝播図出力で
は、コンタレベルの調整を行う機能も有している。
【００５１】図１１に、解析結果を表示する画面の例を
示している。その画面のウインドウＷ７には、アイコン
「地震動波形」と「地震波伝播図」が表示され、結果表
示を選択できるようになっている。ウインドウＷ７で
は、「地震動波形」を選択した場合を示している。図９
に示したウインドウＷ５で指定した地震動波形採取位置
ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３に対応して、その位置における
地震動波形図が、時間軸で表示される。
示している。その画面のウインドウＷ７には、アイコン
「地震動波形」と「地震波伝播図」が表示され、結果表
示を選択できるようになっている。ウインドウＷ７で
は、「地震動波形」を選択した場合を示している。図９
に示したウインドウＷ５で指定した地震動波形採取位置
ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３に対応して、その位置における
地震動波形図が、時間軸で表示される。
【００５２】また、アイコン「地震波伝播図」を選択指
示すると、制御手段１は、この指示を受けて、図１２に
示されるように、ウインドウＷ８を表示する。ウインド
ウＷ８では、〔地震波伝播図〕欄に、作成された地層モ
デルにおける地表面と、その地層モデルの指定されたｙ
軸位置でのｘｚ軸面内における深さ方向とについて、そ
の伝播の様子を表示する。
示すると、制御手段１は、この指示を受けて、図１２に
示されるように、ウインドウＷ８を表示する。ウインド
ウＷ８では、〔地震波伝播図〕欄に、作成された地層モ
デルにおける地表面と、その地層モデルの指定されたｙ
軸位置でのｘｚ軸面内における深さ方向とについて、そ
の伝播の様子を表示する。
【００５３】ウインドウＷ８では、ステップＳ４で定義
された解析条件に従って表示されており、表示された地
震波伝播図は、１０．５秒後における伝播状態を表わし
ている。そして、この伝播状態をアニメーション表示す
るには、アイコン「次へ」を選択すると、出力間隔０．
５秒毎に地震波伝播の様子が連続的に表示される。さら
に、ウインドウＷ８には、この地震波伝播図に関する画
像ファイルが、結果出力ファイル記号「Ｃ−ＯＵＴ１０
５」としてデータベース手段３に保存されたことが表示
される。また、この記号を入力すると、ウインドウＷ８
に再びこの地震波伝播図を表示することができる。
された解析条件に従って表示されており、表示された地
震波伝播図は、１０．５秒後における伝播状態を表わし
ている。そして、この伝播状態をアニメーション表示す
るには、アイコン「次へ」を選択すると、出力間隔０．
５秒毎に地震波伝播の様子が連続的に表示される。さら
に、ウインドウＷ８には、この地震波伝播図に関する画
像ファイルが、結果出力ファイル記号「Ｃ−ＯＵＴ１０
５」としてデータベース手段３に保存されたことが表示
される。また、この記号を入力すると、ウインドウＷ８
に再びこの地震波伝播図を表示することができる。
【００５４】以上のように、地質波動伝播シミュレーシ
ョンにおける一連の処理手順について、地質モデル作
成、地質物性値の定義、震源モデルの作成、解析条件の
定義及び解析実行、そして結果表示の各ステップに分
け、表示画面における具体的ウインドウ表示例を参照し
ながら説明した。次に、各ステップによる処理手順につ
いて、図１３乃至図１７に示したフローチャートを参照
して説明する。
ョンにおける一連の処理手順について、地質モデル作
成、地質物性値の定義、震源モデルの作成、解析条件の
定義及び解析実行、そして結果表示の各ステップに分
け、表示画面における具体的ウインドウ表示例を参照し
ながら説明した。次に、各ステップによる処理手順につ
いて、図１３乃至図１７に示したフローチャートを参照
して説明する。
【００５５】図１３は、図３に示したステップＳ１の地
質モデルの作成に関する処理フローを示している。先
ず、データベース手段３に地質モデルデータＤＢ１が保
存されている場合には（ステップＳ１１）、ウインドウ
Ｗ１に表示されたアイコン「地質モデルデータ読込」を
選択し（Ｙ）、地質モデルデータＤＢ１からデータを読
み込み（ステップＳ１２）、次のステップＳ１３に進
む。地質モデルデータベースが保存されていない場合
（Ｎ）には、即、次のステップＳ１３に進む。
質モデルの作成に関する処理フローを示している。先
ず、データベース手段３に地質モデルデータＤＢ１が保
存されている場合には（ステップＳ１１）、ウインドウ
Ｗ１に表示されたアイコン「地質モデルデータ読込」を
選択し（Ｙ）、地質モデルデータＤＢ１からデータを読
み込み（ステップＳ１２）、次のステップＳ１３に進
む。地質モデルデータベースが保存されていない場合
（Ｎ）には、即、次のステップＳ１３に進む。
【００５６】ステップＳ１３では、今回シミュレーショ
ンしようとしている各地層からなる地質モデルを作成す
るために、データベース手段３に格納されているボーリ
ングデータ等のデータベースＤＢ４を読み込んで、地表
面からの深さ方向における地層の境界位置を入力する。
そこで、地層の境界位置が入力されると、各地層の境界
面を算出することができる（ステップＳ１４）。
ンしようとしている各地層からなる地質モデルを作成す
るために、データベース手段３に格納されているボーリ
ングデータ等のデータベースＤＢ４を読み込んで、地表
面からの深さ方向における地層の境界位置を入力する。
そこで、地層の境界位置が入力されると、各地層の境界
面を算出することができる（ステップＳ１４）。
【００５７】そして、ウインドウＷ１に示されるよう
に、地質モデルにおける第１層乃至第４層について、そ
れらの層の境界面が特定され、その境界が３次元表示さ
れる（ステップＳ１５）。地質モデルの全ての地層につ
いて、処理が終了するまでステップＳ１３に戻ってモデ
リングを行うが（ステップＳ１６）、この地質モデルに
ついてモデリングが終了すると（Ｙ）、ここで得られた
地質モデルデータを、データベース手段３内に地質モデ
ルデータベースＤＢ１として保存する（ステップＳ１
７）。保存終了によってステップＳ１の地質モデルの作
成処理は終了する。
に、地質モデルにおける第１層乃至第４層について、そ
れらの層の境界面が特定され、その境界が３次元表示さ
れる（ステップＳ１５）。地質モデルの全ての地層につ
いて、処理が終了するまでステップＳ１３に戻ってモデ
リングを行うが（ステップＳ１６）、この地質モデルに
ついてモデリングが終了すると（Ｙ）、ここで得られた
地質モデルデータを、データベース手段３内に地質モデ
ルデータベースＤＢ１として保存する（ステップＳ１
７）。保存終了によってステップＳ１の地質モデルの作
成処理は終了する。
【００５８】次に、地質モデルが作成されると、ステッ
プＳ２に進み、地質物性値の定義に関する処理が行われ
る。その処理フローを図１４に示す。先ず、ここで、作
成された地質モデルについて、特に地質物性値を定義し
ない場合には（ステップＳ２１のＮ）、データベース手
段３に格納されている地質物性値データベースＤＢ２か
ら所定の物性値データを読み出し、地質モデルの各地層
に対応付ける（ステップＳ２５）。
プＳ２に進み、地質物性値の定義に関する処理が行われ
る。その処理フローを図１４に示す。先ず、ここで、作
成された地質モデルについて、特に地質物性値を定義し
ない場合には（ステップＳ２１のＮ）、データベース手
段３に格納されている地質物性値データベースＤＢ２か
ら所定の物性値データを読み出し、地質モデルの各地層
に対応付ける（ステップＳ２５）。
【００５９】一方、作成された地質モデルに対して地質
物性値を定義する場合には（ステップＳ２１のＹ）、音
速などを定義する（ステップＳ２２）。このとき、音速
などの入力データは、地質物性値データベースＤＢ２に
保存される。さらに、地震波速度勾配を定義する場合に
は（ステップ２３）、地震波速度勾配の定義が行われ
（ステップＳ２４）、音速などの定義でも行ったよう
に、定義された地震波速度勾配は、地質物性値データベ
ースＤＢ２に保存される。
物性値を定義する場合には（ステップＳ２１のＹ）、音
速などを定義する（ステップＳ２２）。このとき、音速
などの入力データは、地質物性値データベースＤＢ２に
保存される。さらに、地震波速度勾配を定義する場合に
は（ステップ２３）、地震波速度勾配の定義が行われ
（ステップＳ２４）、音速などの定義でも行ったよう
に、定義された地震波速度勾配は、地質物性値データベ
ースＤＢ２に保存される。
【００６０】そして、ここで定義された物性値、又は地
質物性値データベースＤＢ２からの所定の物性値を作成
された地質モデルのモデル領域に当て嵌める（ステップ
Ｓ２５）。そこで、地質モデルの領域内に物性値が嵌め
込まれると、物性値の表示を行う（ステップＳ２６）。
地質モデルの領域全てに物性値が嵌め込まれるまで、ス
テップＳ２５に戻って物性値の当て嵌め処理を行い、地
質物性値定義処理を終了する。
質物性値データベースＤＢ２からの所定の物性値を作成
された地質モデルのモデル領域に当て嵌める（ステップ
Ｓ２５）。そこで、地質モデルの領域内に物性値が嵌め
込まれると、物性値の表示を行う（ステップＳ２６）。
地質モデルの領域全てに物性値が嵌め込まれるまで、ス
テップＳ２５に戻って物性値の当て嵌め処理を行い、地
質物性値定義処理を終了する。
【００６１】作成された地質モデルについて、モデル領
域への物性値の当て嵌めが終了すると、次に、ステップ
Ｓ３の震源モデル作成処理に進む。この震源モデル作成
処理のフローを図１５に示す。震源モデル作成処理で
は、断層面破壊モデルの作成と、点震源モデルの作成と
に分かれる。
域への物性値の当て嵌めが終了すると、次に、ステップ
Ｓ３の震源モデル作成処理に進む。この震源モデル作成
処理のフローを図１５に示す。震源モデル作成処理で
は、断層面破壊モデルの作成と、点震源モデルの作成と
に分かれる。
【００６２】断層面破壊モデルの作成の場合には、ウイ
ンドウＷ３に示したように、断層面の定義がなされる
（ステップＳ３１）。次いで、この断層面における震源
分布の定義が行われる（ステップＳ３２）。ウインドウ
Ｗ４に示した例では、震源分布として、断層面すべり分
布を時刻暦変動で入力している。
ンドウＷ３に示したように、断層面の定義がなされる
（ステップＳ３１）。次いで、この断層面における震源
分布の定義が行われる（ステップＳ３２）。ウインドウ
Ｗ４に示した例では、震源分布として、断層面すべり分
布を時刻暦変動で入力している。
【００６３】そして、データベース手段３に格納されて
いる波形ファイルＤＢ５を入力し（ステップＳ３３）、
断層面破壊モデルの作成処理を終了する。一方，点震源
モデルの作成処理を行う場合には、ウインドウＷ４に表
示された「点震源の入力」を選択して、点震源位置の定
義を行う（ステップＳ３４）。そして、波形ファイルＤ
Ｂ６をデータベース手段３から読み出し、入力し（ステ
ップＳ３５）、点震源モデルの作成処理を終了する。
いる波形ファイルＤＢ５を入力し（ステップＳ３３）、
断層面破壊モデルの作成処理を終了する。一方，点震源
モデルの作成処理を行う場合には、ウインドウＷ４に表
示された「点震源の入力」を選択して、点震源位置の定
義を行う（ステップＳ３４）。そして、波形ファイルＤ
Ｂ６をデータベース手段３から読み出し、入力し（ステ
ップＳ３５）、点震源モデルの作成処理を終了する。
【００６４】次に、ステップＳ４の解析条件の定義及び
解析実行に関する処理に進む。この処理についてのフロ
ーを図１６に示す。先ず、シミュレーションに必要な解
析時間の定義を行う（ステップＳ４１）。ウインドウＷ
５に示した例では、解析時間として、２０．０秒を入力
している。その入力の後、地震波伝播図の出力間隔の定
義を行う（ステップＳ４２）。ウインドウＷ５に示した
例では、その間隔として、０．５秒を入力している。
解析実行に関する処理に進む。この処理についてのフロ
ーを図１６に示す。先ず、シミュレーションに必要な解
析時間の定義を行う（ステップＳ４１）。ウインドウＷ
５に示した例では、解析時間として、２０．０秒を入力
している。その入力の後、地震波伝播図の出力間隔の定
義を行う（ステップＳ４２）。ウインドウＷ５に示した
例では、その間隔として、０．５秒を入力している。
【００６５】次いで，地震動波形を採取する必要がある
場合には（ステップＳ４３のＹ）、地震動波形を必要と
する採取位置を定義する（ステップＳ４４）。ウインド
ウＷ５に示した例によれば、その採取位置は、ＩＤ１、
ＩＤ２、ＩＤ３で表示されている。そして、作成された
地質モデルについて、均一メッシュによる有限要素法で
解析するために、自動的にメッシュ生成を行う（ステッ
プＳ４５）。このメッシュ生成に際して、入力された領
域毎の地質物性に対応し、同一の地質物性の領域につい
ては、均一メッシュを当て嵌め、複数の領域間におい
て、異なる地質物性の領域については、大きさの異なる
均一メッシュを当て嵌める。ウインドウＷ６に、メッシ
ュ生成された地質モデルの例が示されている。
場合には（ステップＳ４３のＹ）、地震動波形を必要と
する採取位置を定義する（ステップＳ４４）。ウインド
ウＷ５に示した例によれば、その採取位置は、ＩＤ１、
ＩＤ２、ＩＤ３で表示されている。そして、作成された
地質モデルについて、均一メッシュによる有限要素法で
解析するために、自動的にメッシュ生成を行う（ステッ
プＳ４５）。このメッシュ生成に際して、入力された領
域毎の地質物性に対応し、同一の地質物性の領域につい
ては、均一メッシュを当て嵌め、複数の領域間におい
て、異なる地質物性の領域については、大きさの異なる
均一メッシュを当て嵌める。ウインドウＷ６に、メッシ
ュ生成された地質モデルの例が示されている。
【００６６】次いで、図２に示される解析計算の処理フ
ローに従って、有限要素法による解析が実行され（ステ
ップＳ４６）、解析条件の定義及び解析実行処理のステ
ップは終了する。解析実行処理が終了すると、次に、ス
テップＳ５の結果表示処理に進む。この結果表示処理の
フローを図１７に示す。
ローに従って、有限要素法による解析が実行され（ステ
ップＳ４６）、解析条件の定義及び解析実行処理のステ
ップは終了する。解析実行処理が終了すると、次に、ス
テップＳ５の結果表示処理に進む。この結果表示処理の
フローを図１７に示す。
【００６７】結果表示処理のフローは、地震動波形表示
の場合と、地震波伝播図表示の場合とに分けられる。地
震動波形表示の場合には、先ず、解析計算の結果に基づ
いて、対応する波形の表示データを選択し（ステップＳ
５１）、さらに、波形の表示時間及び振幅スケールなど
を調整した後（ステップＳ５２）、ウインドウＷ７に示
された例のように、指定した採取位置毎に、地震動波形
が表示される（ステップＳ５３）。
の場合と、地震波伝播図表示の場合とに分けられる。地
震動波形表示の場合には、先ず、解析計算の結果に基づ
いて、対応する波形の表示データを選択し（ステップＳ
５１）、さらに、波形の表示時間及び振幅スケールなど
を調整した後（ステップＳ５２）、ウインドウＷ７に示
された例のように、指定した採取位置毎に、地震動波形
が表示される（ステップＳ５３）。
【００６８】地震波伝播図表示の場合には、先ず、伝播
図のコンタ値スケール及び色数の調整が行われる（ステ
ップＳ５４）。ここで、地震波伝播図のアニメーション
表示を行うか否かで処理フローが分かれる（ステップＳ
５５）。アニメーション表示する場合には（Ｙ）、地震
波伝播データについてアニメーション表示処理を行い、
ウインドウＷ８に地震波伝播のアニメーション表示を行
う。そして、ここで作成されたアニメーションファイル
を保存する場合（ステップＳ５７）、アニメーションフ
ァイルを出力して（ステップＳ５８）、結果表示処理の
ステップを終了する。
図のコンタ値スケール及び色数の調整が行われる（ステ
ップＳ５４）。ここで、地震波伝播図のアニメーション
表示を行うか否かで処理フローが分かれる（ステップＳ
５５）。アニメーション表示する場合には（Ｙ）、地震
波伝播データについてアニメーション表示処理を行い、
ウインドウＷ８に地震波伝播のアニメーション表示を行
う。そして、ここで作成されたアニメーションファイル
を保存する場合（ステップＳ５７）、アニメーションフ
ァイルを出力して（ステップＳ５８）、結果表示処理の
ステップを終了する。
【００６９】ステップＳ５５で、アニメーション表示し
ない場合（Ｎ）、ウインドウＷ８にどのタイミングの地
震波伝播図を表示するのか選択される（ステップＳ５
９）。そこで指定された地震波伝播図が表示される（ス
テップＳ６０）。再度指定されれば、その指定された地
震波伝播図を表示する。ここで、地震波伝播図の表示は
終了するが、作成された地震波伝播図の画像ファイルを
保存する場合（ステップＳ６１）、その画像ファイルを
出力して（ステップＳ６２）、結果表示処理のステップ
を終了する。
ない場合（Ｎ）、ウインドウＷ８にどのタイミングの地
震波伝播図を表示するのか選択される（ステップＳ５
９）。そこで指定された地震波伝播図が表示される（ス
テップＳ６０）。再度指定されれば、その指定された地
震波伝播図を表示する。ここで、地震波伝播図の表示は
終了するが、作成された地震波伝播図の画像ファイルを
保存する場合（ステップＳ６１）、その画像ファイルを
出力して（ステップＳ６２）、結果表示処理のステップ
を終了する。
【００７０】これで、地質波動伝播シミュレーションシ
ステムにおける一連の処理作業が終了する。以上のよう
に、本実施形態によれば、地層の境界条件を入力するこ
とにより地質モデルを作成し、該地質モデルの各領域に
地質物性を関連付けることができ、該地質モデルにおけ
るメッシュ生成に際して、入力された領域毎の地質物性
に対応し、同一の地質物性の領域については、均一メッ
シュを当て嵌め、複数の領域間において異なる地質物性
の領域については、大きさの異なる均一メッシュを当て
嵌めることにより均一メッシュの自動生成を行うことに
より、有限要素法による地質モデルの３次元シミュレー
ション解析を行うことができる地質波動伝播シミュレー
ションシステムとした。
ステムにおける一連の処理作業が終了する。以上のよう
に、本実施形態によれば、地層の境界条件を入力するこ
とにより地質モデルを作成し、該地質モデルの各領域に
地質物性を関連付けることができ、該地質モデルにおけ
るメッシュ生成に際して、入力された領域毎の地質物性
に対応し、同一の地質物性の領域については、均一メッ
シュを当て嵌め、複数の領域間において異なる地質物性
の領域については、大きさの異なる均一メッシュを当て
嵌めることにより均一メッシュの自動生成を行うことに
より、有限要素法による地質モデルの３次元シミュレー
ション解析を行うことができる地質波動伝播シミュレー
ションシステムとした。
【００７１】そして、有限要素法解析に均一メッシュ生
成を採用したことにより、メッシュ形状に係るパラメー
タを大幅に少なくでき、データ圧縮が可能であり、メモ
リ消費を押さえることができ、しかも、オペレータの入
力作業量を軽減できる。さらに、均一メッシュによる有
限要素法解析により、従来困難であった地質モデルの３
次元シミュレーション解析を実現でき、しかも、その解
析効率を向上することができた。
成を採用したことにより、メッシュ形状に係るパラメー
タを大幅に少なくでき、データ圧縮が可能であり、メモ
リ消費を押さえることができ、しかも、オペレータの入
力作業量を軽減できる。さらに、均一メッシュによる有
限要素法解析により、従来困難であった地質モデルの３
次元シミュレーション解析を実現でき、しかも、その解
析効率を向上することができた。
【００７２】また、処理操作には、ＧＵＩ操作画面を利
用し、地質モデル作成、地質物性値定義、震源モデル作
成、解析条件定義／解析実行、そして結果表示の各プロ
グラムを用意したので、地質モデルのシミュレーション
処理を簡単化することができ、入力作業を軽減でき、し
かも、シミュレーション処理の自動化を図ることができ
た。
用し、地質モデル作成、地質物性値定義、震源モデル作
成、解析条件定義／解析実行、そして結果表示の各プロ
グラムを用意したので、地質モデルのシミュレーション
処理を簡単化することができ、入力作業を軽減でき、し
かも、シミュレーション処理の自動化を図ることができ
た。
【００７３】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、地質波
動伝播解析に特化し、有限要素法を用いた３次元解析を
容易に行え、オペレータの作業量を軽減化した地質波動
伝播シミュレーションシステムを構築することができ、
そのシミュレーションシステムを実行するプログラムを
記録した記録媒体を提供することができる。
動伝播解析に特化し、有限要素法を用いた３次元解析を
容易に行え、オペレータの作業量を軽減化した地質波動
伝播シミュレーションシステムを構築することができ、
そのシミュレーションシステムを実行するプログラムを
記録した記録媒体を提供することができる。
【図１】本実施形態による地質波動伝播シミュレーショ
ンシステムの概略ブロック構成を示す図である。
ンシステムの概略ブロック構成を示す図である。
【図２】本実施形態による均一メッシュ有限要素法を用
いた解析処理を示すフローチャートである。
いた解析処理を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態による地質波動伝播シミュレーショ
ンシステムの概略システムフローを示す図である。
ンシステムの概略システムフローを示す図である。
【図４】解析時におけるＧＵＩ操作の初期画面を示す図
である。
である。
【図５】地質モデル作成時の画面表示例を示す図であ
る。
る。
【図６】地質物性値の定義時の画面表示例を示す図であ
る。
る。
【図７】震源モデル作成時の画面表示例を示す図であ
る。
る。
【図８】震源モデル作成における断層面を時間軸で表し
た画面表示例を示す図である。
た画面表示例を示す図である。
【図９】地質モデル中の地震動波形採取位置を表わした
画面表示例を示す図である。
画面表示例を示す図である。
【図１０】有限要素法メッシュ自動生成の様子を説明す
る画面表示例を示す図である。
る画面表示例を示す図である。
【図１１】解析結果として指定位置の地震動波形を表わ
した画面表示例を示す図である。
した画面表示例を示す図である。
【図１２】解析結果として地震波伝播図を表示した画面
表示例を示す図である。
表示例を示す図である。
【図１３】図３のステップＳ１の処理フローを示す図で
ある。
ある。
【図１４】図３のステップＳ２の処理フローを示す図で
ある。
ある。
【図１５】図３のステップＳ３の処理フローを示す図で
ある。
ある。
【図１６】図３のステップＳ４の処理フローを示す図で
ある。
ある。
【図１７】図３のステップＳ５の処理フローを示す図で
ある。
ある。
１…制御手段 ２…記憶手段 ３…データベース手段 ４…表示手段 ５…操作手段 ６…出力手段 ７…送受信手段 Ｍ１〜Ｍ５…操作メニュー Ｗ１〜Ｗ８…ウインドウ
Claims (26)
- 【請求項１】 有限要素法により地質モデルの波動伝播
解析を行う地質波動伝播シミュレーションシステムであ
って、 地質波動伝播の対象となる地質モデルを作成する地質モ
デル作成手段と、 前記地質モデルの領域に対して地質物性値を定義する地
質物性値定義手段と、 前記地質モデルに入力する震源モデルを作成する震源モ
デル作成手段と、 前記地質物性値が定義された前記地質モデルの領域につ
いて均一メッシュを自動作成し、該メッシュを用いて、
前記震源モデルと解析条件に従い地質波動伝播シミュレ
ーションを実行するシミュレーション実行手段と、 前記地質モデルと、前記シミュレーション実行手段によ
る解析結果を表示する表示手段とを有する地質波動伝播
シミュレーションシステム。 - 【請求項２】 前記表示手段は、ＧＵＩ操作画面を有
し、該操作画面の表示に従って、少なくとも前記地質モ
デルの作成、前記地質物性値の定義、震源モデルの作
成、前記解析条件の定義、シミュレーション実行指示、
解析結果表示を行う請求項１に記載の地質波動伝播シミ
ュレーションシステム。 - 【請求項３】 前記シミュレーション実行手段は、当て
嵌められた前記地質物性値が同一な前記地質モデルの領
域について、均一メッシュを自動作成する請求項１に記
載の地質波動伝播シミュレーションシステム。 - 【請求項４】 前記シミュレーション実行手段は、当て
嵌められた前記地質物性値が異なる前記地質モデルの領
域について、メッシュの大きさが異なる前記均一メッシ
ュを自動作成する請求項３に記載の地質波動伝播シミュ
レーションシステム。 - 【請求項５】 前記均一メッシュの形状が、正立方体で
ある請求項４に記載の地質波動伝播シミュレーションシ
ステム。 - 【請求項６】 前記地質モデル作成手段は、複数の地表
面位置からの深さ方向の地層境界データに基づいて、３
次元地質モデルを自動作成する請求項１に記載の地質波
動伝播シミュレーションシステム。 - 【請求項７】 前記地層境界データが、ボーリングデー
タである請求項６に記載の地質波動伝播シミュレーショ
ンシステム。 - 【請求項８】 前記地質モデル作成手段は、保存されて
いる地質モデルデータに基づいて、３次元地質モデルを
作成する請求項１に記載の地質波動伝播シミュレーショ
ンシステム。 - 【請求項９】 前記地質物性値定義手段は、地盤深さ方
向の地震速度勾配を連続関数により補完して地質物性値
を作成する請求項１に記載の地質波動伝播シミュレーシ
ョンシステム。 - 【請求項１０】 前記震源モデル作成手段は、断層破壊
過程の入力により前記震源モデルを作成する請求項１に
記載の地質波動伝播シミュレーションシステム。 - 【請求項１１】 前記震源モデル作成手段は、断層面上
のすべりに対する空間的及び時間的分布挙動の入力によ
り前記震源モデルを作成する請求項１０に記載の地質波
動伝播シミュレーションシステム。 - 【請求項１２】 前記震源モデル作成手段は、所定の地
震波形の入力により前記震源モデルを作成する請求項１
に記載の地質波動伝播シミュレーションシステム。 - 【請求項１３】 前記震源モデル作成手段は、前記地質
モデル内の指定された位置に点震源モデルを作成する請
求項１に記載の地質波動伝播シミュレーションシステ
ム。 - 【請求項１４】 前記表示手段は、前記地質モデルの地
表面において指定された位置の地震動波形を表示する請
求項１に記載の地質波動伝播シミュレーションシステ
ム。 - 【請求項１５】 前記表示手段は、前記地質モデル内の
指定された面における地震波伝播図をアニメーション表
示する請求項１に記載の地質波動伝播シミュレーション
システム。 - 【請求項１６】 地質波動伝播の対象となる地質モデル
を作成し、 前記地質モデルの領域に対して地質物性値を定義し、 前記地質モデルに入力する震源モデルを作成し、 前記地質物性値が定義された前記地質モデルの領域につ
いて均一メッシュを自動作成し、該メッシュを用いて、
前記震源モデルと解析条件に従い地質波動伝播シミュレ
ーションを実行し、 前記地質モデルと、前記シミュレーション実行手段によ
る解析結果を表示し、有限要素法解析により前記地質モ
デルの地質波動伝播シミュレーションを実行するプログ
ラムを記録したプログラム記録媒体。 - 【請求項１７】 ＧＵＩ操作画面の表示に従って、少な
くとも前記地質モデルの作成、前記地質物性値の定義、
震源モデルの作成、前記解析条件の定義、シミュレーシ
ョン実行指示、解析結果表示を行う請求項１６に記載の
プログラム記録媒体。 - 【請求項１８】 当て嵌められた前記地質物性値が同一
な前記地質モデルの領域について、均一メッシュを自動
作成し、当て嵌められた前記地質物性値が異なる前記地
質モデルの領域について、メッシュの大きさが異なる前
記均一メッシュとする請求項１６に記載のプログラム記
録媒体。 - 【請求項１９】 複数の地表面位置からの深さ方向の地
層境界データに基づいて、３次元の地質モデルを自動作
成する請求項１６に記載のプログラム記録媒体。 - 【請求項２０】 地盤深さ方向の地震速度勾配を連続関
数により補完して前記地質物性値を作成する請求項１６
に記載のプログラム記録媒体。 - 【請求項２１】 断層破壊過程の入力により前記震源モ
デルを作成する請求項１６に記載のプログラム記録媒
体。 - 【請求項２２】 断層面上のすべりに対する空間的及び
時間的分布挙動の入力により前記震源モデルを作成する
請求項２１に記載のプログラム記録媒体。 - 【請求項２３】 所定の地震波形の入力により前記震源
モデルを作成する請求項１６に記載のプログラム記録媒
体。 - 【請求項２４】 前記地質モデル内の指定された位置に
点震源モデルを作成する請求項１６に記載のプログラム
記録媒体。 - 【請求項２５】 前記地質モデルの地表面において指定
された位置の地震動波形を表示する請求項１６に記載の
プログラム記録媒体。 - 【請求項２６】 前記地質モデル内の指定された面にお
ける地震波伝播図をアニメーション表示する請求項１６
に記載のプログラム記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000314194A JP3398659B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 地質波動伝播シミュレーションシステム及びその記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000314194A JP3398659B2 (ja) | 2000-10-13 | 2000-10-13 | 地質波動伝播シミュレーションシステム及びその記録媒体 |
Publications (2)
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