hpprc/llmjp-kaken huggingface dataset:
短周期変動波浪が重合した津波や高潮による氾濫域被害増大特性の解明とその減災対策

研究成果の概要にも示した様に、計画していた段波造波装置と平面造波装置を用いた基礎実験を実施した。また断面二次元水槽における詳細な実験とその分析、さらに、スーパー台風Merantiによる災害調査や、そのメカニズム再現のための数値モデルの構築と適用、検証など、当初の計画を発展させた研究成果を挙げることできた。平面造波装置については既存のものでは、造波装置の配置に不都合が生じることもあったため、小型の造波装置を新たに構築し、実験に用いることで所定の研究成果を上げることができた。以上より、当初計画よりも良好な進捗状況にあると判断される。前年度までの研究において、津波と波が重合する条件における実験装置の開発と、その装置による基礎実験、非線形分散波方程式に解析手法を構築した。さらに広領域計算へのモデルを拡張するため、短周期波成分については位相平均型の波浪モデルを用いるハイブリッド型の数値モデルを構築した。また、スーパー台風MerantiやサイクロンPamによる高波・高潮氾濫災害の調査を行い、リーフ上における水位上昇とそれに伴う浸水被害が局所的に集中する傾向が見られた。本年度は、リーフ上における低周波の振動を伴う高潮と高波の重合による特性をより詳細に分析しモデルによる再現性をさらに検証するため、平面水槽における実験を実施した。実験では直線海岸とリーフ地形を再現し、さらに平面水槽内の水を青く着色し、水槽上部から遡上域を含むリーフ周辺部を動画撮影した。得られた画像における水面の輝度の変化から時々刻々の水深変化を推定する手法を構築し、遡上帯を含むリーフ上の水深の時空間変動を定量的に抽出した。得られたデータを解析し、高波と高潮の重合に伴うリーフ上の複雑な水位変動特性を分析し、リーフエッジにおける砕波減衰は高潮に伴う水位や流速の変動と連動し、直線海岸においても局所的に水位上昇が集中する現象を引き起こしていることなどが明らかとなった。また人的被害の推定について、避難計画や発災時時間帯、気候条件等のいくつかのシナリオを考え、これらの影響を考慮した避難シミュレーションに基づき氾濫域における避難可能率を算定する手法を構築した。また物的被害については、氾濫域における水位変動と流速に基づく被害関数を導入し、氾濫域の各地点における浸水深や流速の時間分布から建造物の被災率を推定する手法を構築した。研究成果の概要にも示した様に、前年度に実施したサイクロンPamによる氾濫災害調査においても、リーフ上の水位上昇や氾濫域が局所集中する傾向が見られたため、リーフ上における高波と高潮の重合による水理場の特性を把握するための平面水槽実験を行った。通常の容量式波高計等による定点計測に加え、画像解析による面的な水深計測技術を構築したことにより、リーフ上の水位変動を俯瞰的に捉えることができ、現象の理解が大きく進展した。これにより、前年度から構築し今年度さらに改良を進めたハイブリッド型の高波・高潮モデルの詳細な検証データが得られ、当初の計画を発展させた研究成果を挙げることできた。前年度までの研究において、津波と波が重合する場を再現する実験装置の開発と、その基礎実験、非線形分散波方程式に基づく解析手法を構築した。
解析関数の部分和の性質についての研究

単位円板内で定義された解析関数f(z)=z+a_2z^2+a_3z^3+...の単葉性質・星型性質・凸型性質などを中心に、解析関数や有理型関数の様々な性質を微分作用素・積分作用素・合成積・サブオーディネーション・微分方程式などの概念を用いて研究した。上記以外の研究から、J.E.Littlewoodによる論文『On inequalities in the theory of functions, Proc.London Math.Soc.Vol.23(1925),481-519』の中の結果が、解析関数の部分和に関係づけられることが分かり、解析関数の微分作用素や積分作用素と部分和に関する研究についても、新たな展開が可能になってきた。そして、これらの諸問題は解析関数の実数階微積分作用素に対しても応用出来る。したがって、関数の部分和に関するこの問題も、この種の問題に対する今後の研究課題であり、さらに研究を続ける予定である。単位円板U={z:|z|<1}内で定義された解析関数f(z)=z+a_2z^2+a_3z^3+...の単葉性質、星型性質、凸型性質などを中心に、解析関数の様々な性質を微分作用素、積分作用素、合成積、サブオーディネーションなどを通して研究した。この研究課題によって得られた結果は、日本数学会、京都大学数理解析研究所などにおける研究集会で、発表された。最近、単位円板内で定義された解析関数f(z)に対して、f(z)=z+a_2z^2+a_3z^3+...の部分和f_n(z)=z+a_2z^2+・・・+a_nz^nに対する星型関数族、凸型関数族についての研究をすすめており、解析関数の合成積の性質を用いることによって、この種の研究が新しい方向へと展開しうる可能性が出てきている。単位円板内で定義された解析関数f(z)=z+a_2z^2+a_3z^3+・・・の単葉性質・星型性質・凸型性質および有理型関数f(z)=1/z+a_1z+a_2z^2+・・・の星型性質・凸型性質などを中心に、解析関数・有理型関数の様々な性質を微分作用素・積分作用素・合成積・サブオーディネーション・微分方程式などの概念を用いて研究した。上述のように、本研究に対する研究成果が様々な方向から得られつつあるが、今後に対する新たな課題も現れつつある。一般に星型関数や凸型関数f(z)の部分和fn(z)=z+a_2z^2+a_3z^3+・・・+a_nz^nは星型性質・凸型性質を保存しない。論文『Partial sums of certain analytic functions, International Journal of Mathematics and Mathematical Sciences, Internat. J. Math. Math. Sci. Vol.25, No.12 (2001), 771-775』では星型関数の極値関数f(z)=z/(1-z)^2=z+2z^2+3z^3+・・・や凸型関数の極値関数f(z)=z/(1-z)=z+z^2+z^3+・・・の部分和f_3(z)=z+2z^2+3z^3およびf_3(z)=z+z^2+z^3の星型半径・凸型半径を求めることができた。しかしながら、f_4(z)の星型性質や凸型性質についての考察はf_3(z)の考察と同様には求められない。ところが、最近になって、部分和の研究に対する新たな研究の方向を発見し、特別な関数の部分和ではなく、一般的な解析関数の部分和を論じる可能性が出てきた。このことによって、部分和の研究に対して、f_n(z)=z+a_2z^2+a_3z^3+・・・+a_nz^nという形の一般的な解析関数の部分和の性質を研究するための大きなきっかけが得られた。さらにははこれらの部分和の研究を1変数の解析関数のみならず、多変数の解析関数の部分和の問題へと拡張しつつある。

したがって、解析関数の部分和に対する今後の課題は、上述の部分和に対する新しい議論によって、解析関数の部分和についての一般的な性質を考察すること、および、多変数の解析関数の部分和の研究へと拡張することにある。
パルス強磁場と自由電子レーザーを組み合わせた実験技術の開発と物性研究への応用

ミリ波コヒーレント放射光及び放射光X線を用いたパルス強磁場中の物性測定技術開発を行い、ミリ波帯ではパルス構造を利用した時系列スピン共鳴測定、X線では磁場誘起相転移に伴う構造変化をそれぞれパルス強磁場において行った。ミリ波コヒーレント放射光は、京都大学原子炉実験所のライナック施設、X線はSPring-8のBL22XUを使用した。パルススピン共鳴では、パルス光励起による共鳴条件での磁化変化ピックアップ法、ガン発信器と組み合わせた2色ポンプ・プローブ法の2つの手法を開発し、希薄磁性系RbMnMgF_3に適用した。コヒーレント放射光は水銀灯などの従来光源に比べ、10^310^4倍高強度であるが、有意な磁化変化信号を捕らえることができなかったため、より高強度の自由電子レーザーとの組み合わせが必須であると結論された。実験技術的には本研究で手法は確立されたため、現在東京理科大で建設中のテラヘルツ自由電子レーザーなどとの組み合わせにより、本格的なスピン緩和の研究が行える段階に達した。また、ポンプ・プローブ測定には、マイクロ秒幅のマクロパルスではなく、その内部構造のピコ秒幅のミクロパルスを利用することが今後の課題であり、超伝導検出器などの早い計測システムの構築が重要であることがわかった。超伝導検出器の感度などの基礎試験は本研究において行い、従来のGe : Gaなどと同程度であることを確かめた。X線領域においては、アンジュレータからの高輝度X線を用いることで、パルス磁場幅の約1ミリ秒間で、X線ブラッグ反射の強度変化を捉えることに成功した。これにより、強相関物質、YbInCu_4の磁場誘起構造相転移を約30Tの強磁場下で観測した。これは、世界初の30T領域での強磁場放射光X線実験であり、国内外から大きな関心が寄せられた。いまのところ論文は会議報告のみであるが、投稿論文を現在準備中である。この技術は、現在世界的に開発が進められているX線領域の自由電子レーザーと組み合わせて、さらに短時間パルスのスピン・格子ダイナミクスの研究へと発展させることも可能であり、今後、自由電子レーザーとパルス磁場の組み合わせ技術が、ユニークな物性研究分野を開拓する有力な手法であることを強く期待させるものである。本研究では、自由電子レーザーと容易に組み合わせることのできる超小型のパルス磁場発生装置を開発し、それをもちいた強磁場物性測定技術を確立させることを目的としている。本年度は主に装置・測定技術の開発を行い、特に、磁場発生技術を著しく発展させることができた。パルス磁場は定常磁場などに比べ、少ない電力で高い磁場が発生できることに特徴があるが、磁場発生空間を従来型マグネットの100分の1程度にすれば、電源の大きさを簡単に持ち運ぶことができる程度に小型化できる。本研究で使用するマグネットは、長さが20mm程度、ボア径は36mmと非常に小さいため、従来型のパルス磁場技術がそのまま応用できず、線材の選定や補強の仕方なども含むコイルデザインを新たに行う必要がある。研究開始初期のマグネットは発熱の観点から有利である標準的な銅線の巻き線コイルとしたが、線材の強度から最高磁場は26テスラ程度までであり、耐久性にも問題があった。そこで引っ張り強度の高いCuAg線材を用い、電流密度を比較的小さくしたデザインのコイルを開発することで、最高50テスラを発生できるコイルの開発に成功した。これは、従来型の中規模パルス磁場装置の発生最高磁場が40-60Tであることから、パルス磁場の特徴を活かした十分な強磁場環境であるといえる。また、コイル開発と平行して、テラヘルツ領域での強磁場光物性測定技術の開発も行った。自由電子レーザーと類似の時間構造をもつ放射光源である線形加速器からのコヒーレント放射光を用い、開発したパルス磁場装置と組み合わせた磁性体の磁気光吸収実験を行った。光パルスと磁場との同期の仕方を変化させることで、光パルスの積分強度の磁場依存性を測定する方式と、光パルスの持続時間内での磁場掃印で吸収ピークを観測する方式を比較した。前者では、光のパルス列におけるパルス強度のばらつきが、後者では1つの光パルスの時間構造と、磁場パルスと光パルスのそれぞれのパルス幅の関係が問題となる。実験を行った京都大学原子炉実験所では光のマクロパルス幅が4マイクロ秒と磁場パルス幅(1ミリ秒)よりも非常に短く、そのような条件では前者の方式が有利であり、実際の電子スピン共鳴の吸収スペクトルも前者の方式のほうが精度が良いことが確認できた。しかし、後者の方式でも信号が確認できたことから、磁場のパルス幅を大幅に短くするコイルデザインを行えばより高精度の測定が効率的に行えると考えられる。現在そのような超短パルス用のコイル開発を進めている。

コヒーレント放射光は水銀灯などの従来光源に比べ、10^310^4倍高強度であるが、有意な磁化変化信号を捕らえることができなかったため、より高強度の自由電子レーザーとの組み合わせが必須であると結論された。実験技術的には本研究で手法は確立されたため、現在東京理科大で建設中のテラヘルツ自由電子レーザーなどとの組み合わせにより、本格的なスピン緩和の研究が行える段階に達した。また、ポンプ・プローブ測定には、マイクロ秒幅のマクロパルスではなく、その内部構造のピコ秒幅のミクロパルスを利用することが今後の課題であり、超伝導検出器などの早い計測システムの構築が重要であることがわかった。超伝導検出器の感度などの基礎試験は本研究において行い、従来のGe : Gaなどと同程度であることを確かめた。X線領域においては、アンジュレータからの高輝度X線を用いることで、パルス磁場幅の約1ミリ秒間で、X線ブラッグ反射の強度変化を捉えることに成功した。これにより、強相関物質、YbInCu_4の磁場誘起構造相転移を約30Tの強磁場下で観測した。これは、世界初の30T領域での強磁場放射光X線実験であり、国内外から大きな関心が寄せられた。いまのところ論文は会議報告のみであるが、投稿論文を現在準備中である。この技術は、現在世界的に開発が進められているX線領域の自由電子レーザーと組み合わせて、さらに短時間パルスのスピン・格子ダイナミクスの研究へと発展させることも可能であり、今後、自由電子レーザーとパルス磁場の組み合わせ技術が、ユニークな物性研究分野を開拓する有力な手法であることを強く期待させるものである。
亜硫酸処理による食品中DNAへの影響の解析

本研究では、亜硫酸処理がなされたドライフルーツ中のDNA塩基配列情報を解析する方法を検討した。ドライフルーツの塩基配列情報を解析したところ、一部試料で塩基の置換が疑われる事例が観察された。また、別の試料においてPCRで十分な量の増幅産物が得られているものの、シークエンスデータが得られない事例が見られた。ドライフルーツから抽出したDNA溶液に対してリアルタイムPCR装置を用いたSYBR green検出系を検討したところ、従来法よりも増幅産物の検出率が高かった。また、SYBR green検出系により得られた増幅産物を用いてダイレクトシークエンスが可能であった。本研究では、亜硫酸処理がなされた食品中のDNA塩基配列情報を正確に解析する方法を確立し、これら食品に対するDNAの塩基配列情報に基づく検査を可能とすることで、国民の食の安全、安心に寄与することを目的とする。平成21年度は以下の3項目の検討を行った。1.パパイヤ果実に対して亜硫酸処理を検討した。得られた亜硫酸処理パパイヤからDNAを抽出、パパイヤ由来遺伝子の検知を検討した。その結果、パパイヤ果実とは挙動が異なるPCR増幅産物が得られた。現在、詳細を調査中である。2.パパイヤDNA塩基配列において、亜硫酸処理によりシトシンがすべてウラシルに変化したと仮定し、パパイヤ由来遺伝子検出用Primer対を新たに設計した。市販ドライパパイヤ及び亜硫酸処理パパイヤから抽出したDNAに対して上記Primer対を用いてPCRを行ったところ、増幅産物が確認されなかった。食品ではDNA塩基配列中のシトシンは亜硫酸処理ですべてがウラシルに変化するのではなく、一部はシトシンのままで残存している可能性が考えられた。3.リアルタイムPCR装置を用いたSYBR green蛍光試薬によるPCR反応、検出系の検討をおこなった。トウモロコシ加工食品、魚介類加工食品から抽出したDNA溶液について試薬、反応時間等の条件を検討した結果、従来法よりも高い感度を示した。平成22年度は続けて1.亜硫酸処理パパイヤの塩基配列の解析、2.再亜硫酸処理による検出困難な亜硫酸処理食品からの特定遺伝子の検出、3.SYBR green蛍光試薬による検出系の最適化を試みながら、亜硫酸表示食品の実態調査を行う予定である。本研究では、亜硫酸処理がなされた食品中のDNA塩基配列情報を正確に解析する方法を確立し、これら食品に対するDNAの塩基配列情報に基づく検査を可能とすることを目的とした。平成22年度は以下の3項目の検討を行った。1.パパイヤ果実、パパイヤ抽出DNAに対し、様々な条件で亜硫酸処理を行ったが、当所の実験環境下ではDNAのシトシンからウラシルへの塩基配列の置換は見られなかった。2.リアルタイムPCR装置を用いたSYBR green蛍光試薬による定性PCRの検出系(SYBR green検出系)を検討した。亜硫酸処理がなされたドライフルーツから抽出したDNAにおいては、通常のPCRの系よりもSYBR green検出系の検出率が高かった。また、SYBR green検出系で得られた増幅産物をダイレクトシークエンスすることにより、従来法よりも迅速、簡便にシークエンスデータを得ることが可能であった。3.市販亜硫酸処理食品としてドライフルーツを対象に検討をおこなった。PCRで増幅産物が得られなかった試料に対し、シトシンがウラシルに置換したと仮定して設計したPrimer対、あるいは亜硫酸処理を行った抽出DNA溶液を用いたPCRを行ったが、増幅産物は得られなかった。PCRで増幅産物が得られた試料についてはダイレクトシークエンスを行った。シークエンス結果を解析したところ、一部試料で塩基の置換が疑われる事例が観察された。また、一部試料についてはPCRで十分な量の増幅産物が得られているものの、シークエンスデータが得られない事例が見られた。今後、さらに多くの市販亜硫酸処理食品のシークエンスを行い、亜硫酸処理が食品中DNAの塩基配列に与える影響を解析する必要があると考えられた。
中層大気大循環モデルの開発

気象現象の各素過程の研究・理解の発展の現状は、それらの総合体としての大気大循環気候モデルによる。ある意味での客観的検証や実験を必要とする段階にまで達していると考えられる。この様な大規模な数値モデルを使った研究を中層大気でも可能にするため、東大気候モデルを成層圏・中間圏・下部熱圏大循環モデルへと発展させる研究開発を実行した。開発したモデルはσーP座標を使った。鉛直37層モデルLTOP約83km、モデル1)と、鉛直55層(TOP約160km、モデル2)の2つがある。モデル1を使って約2年間の積分を実行した。この結果、このモデルは、中層大気の平均的な循環を定性的には、良く表現できる事がわかった。また、北半球では、突然昇温的な現象も再現された。しかしながら、定量的には十分ではなく、内部重力波の効果等の取り入れ方を将来考える必要がある。また、中層大気の赤外放射についてもニュートン冷却を使用しており、今後本格的放射を導入する必要がある。モデル2では、160km付近までを含んでいるので、大気潮汐振動が十分に表現される可能性をもっている。約1ケ月間の積分を実行し、データを解析した。その結果、潮汐波の鉛直伝播、振幅増大による飽和、さらには、それに伴う平均流成生を一定程度表現しうる事がわかった。また、これらのモデルを総合的なモデルとして使用するだけでなく、個別の現象の研究にも使用できる一例として、非線型潮汐振動の研究を実行した。モデルと熱潮汐起潮力を加え、力学的非線型効果、対流調節過程の下で積分を実行した。その結果、100km高度付近での潮汐波の飽和による平均流加速や、波動の変形をシミュレートする事ができた。東大のT42, T21, 12層対流圏大循環モデルを九大へ導入し,九大大型計算機センターで走るようにコードの変更をおこなった.このモデルを使って,予備的なテストランとして対流圏の四月の大循環の計算を実行し,九大の計算機での再現性,時間積分の高速性などについて調べた.この結果T42, T21の両モデルともに異常なく対流圏大循環を再現でき,また十分高速に計算が実行できることが分かった.このモデルを中層大気にまで拡張するためには,成層圏・中間圏で使える大気赤外放射スキーム(特に, CO_2,O_3について)の開発が必要であり,その開発に着手した.当面,約80KMの高度を上限とし局所熱平衡を仮定した赤外放射スキームを完成し,現在,放射対流平衡温度分布を計算することにより,このスキームのテストを行っている.中層大気への拡張におけるもう一つの問題点は,鉛直座標系の問題である.現行モデルは対流圏の大循環を効率よく表現できるシグマ座標系を用いているが,地表面の地形の効果を直接受けない中層大気大循環を表現するためにはシグマと圧力の両座標系のハイブリッド座標系が必要である.現在これに必要な予備的解析を終え,モデルのコーディングに取り掛かった段階である.このモデルは,鉛直30層モデルであり中層大気では約3KMの鉛直分解能を持っており,中層大気のかなり細かいスケールの運動まで記述することが可能なモデルを目指している.前年度の研究で九大へ導入されたT21、12層対流圏大気大循環モデルを中層大気大循環モデルへ拡張する研究に着手した。この拡張にあたっては、成層圏・中間圏で使用可能な大気赤外放射スキームの開発がまず必要である。この点については、その研究に着手したが、放射対流平衡温度の計算を行う程度までにしか進展できず、大循環モデルに組入れるには至らなかった。

もう一つの拡張の主要な点は鉛直座標系の変更である。地表面の地形の効果を直接受けない座標系として、シグマ圧力ハイブリッド座標を導入した。モデル1では鉛直37層(TOP約83km)、層の厚さ約2.5kmに選ばれている。まず、このモデル1を使って約2年間の積分を実行した。その結果、定性的には中層大気の平均大循環を再現できる事がわかった。また、北半球では、1月から3月にかけて、突然昇温的な現象もモデルの中で起こる事がわかった。また、このモデルでは放射に日変化成分を含んでいるので潮汐波が自動的に励起されている。潮汐波は100km付近でその振幅が最大になることが知られている。そこで、モデル2として、TOP約160km(鉛直55層モデル)を開発し、約1ヶ月間の積分を実行した。その結果、このモデル2で潮汐振動の鉛直伝播ならぴに、振幅増大による飽和現象をある程度表現でき、また潮汐による平均流成生をも表現できることがわかった。この大循環モデルを、大気潮汐振動のシミュレーションに使用した。大循環モデルの中の非線型力学プロセスと、対流調節プロセスを使って潮汐波動の非線型シミュレーションに成功した。
不均一EGR用いた局所高温部形成による予混合圧縮着火燃焼制御の研究

天然ガス予混合圧縮着火(HCCI)機関は,高効率と低エミッションを両立するコージェネレーション用原動機として期待されている。しかし,HCCI機関では着火時期が化学反応に依存するため,高効率と低エミッションを実現するためには,自着火時期そのものを制御する必要がある。本研究課題の目的は,排気を高温のまま燃焼室に再循環し,それを予混合気中に不均一に分布させることにより吸気予熱量を削減するとともに,着火時期を制御することである。平成18年度は,吸気行程中に排気弁を開いて高温燃焼ガスを燃焼室に再導入することにより,少ない排気再循環量で高い着火促進効果が得られることを示した。一方,HCCI機関では,吸気温度や排気再循環量のわずかな変化が燃焼に大きな変化をもたらすため,安定した運転を実現するためには毎サイクルの熱発生状態を検知し,その情報をもとに燃焼を制御する必要がある。そこで平成19年度は,安価で耐久性が高い火花点火プラグをプローブとして用いる燃焼室内のイオン電流計測に基づき,天然ガスHCCI機関の熱発生パターン推定する手法について検討した。すなわち,種々の運転条件のもとで天然ガスHCCI機関を運転した際のイオン電流波形を計測し,筒内圧力計測に基づく燃焼解析結果と比較した。その結果,希薄燃焼であるHCCI機関においても+100V程度の電圧を中心電極に印加すればS/N比の高いイオン電流信号が得られることを示した。さらに,得られた波形を解析した結果,イオン電流波形と熱発生率波形はほぼ同位相で相似であり,HCCI機関ではイオン電流をモニターすれば熱発生の状況を推定できることが明らかとなった。ただし,熱発生率が同じでも,排気再循環量すなわち燃焼室内の不活性ガスの濃度が高いほど荷電粒子の運動が妨げられ,イオン電流値が低下することが明らかとなった。天然ガスを燃料とする予混合圧縮着火機関において,燃焼ガスを高温のまま燃焼室に再循環(内部EGR)して予混合気中に不均一に分布させることによる着火時期制御と吸気予熱量削減の可能性を実験的に検討した.平成18年度は,単筒試験エンジンに2種類の排気再循環方式を適用することにより,高温燃焼ガスと予混合気の混合不均一が圧縮着火燃焼に及ぼす影響を調査した.すなわち,吸気行程中に排気弁を開いて高温燃焼ガスを燃焼室に再導入する方法(排気再開弁)と,排気行程中に吸気弁を開いて吸気管に逆流させた燃焼ガスを新気とともに再導入する方法(吸気先立開弁)を比較した.排気再開弁方式では燃焼ガスと新気が燃焼室内において初めて出会うため,吸気管内において両者の混合が開始する吸気先立開弁にくらべて圧縮端での混合状態が不均一になる.実験の結果,排気再開弁方式の方が少量の再循環量でも高い着火促進効果が得られることが示された.これは,燃焼ガスの不均一度が高い場合には局所的な高温部が生じ,同じ再循環量でも混合が進んで平均温度が低下した条件に比べて,その局所高温部が早期に着火したものと推察される.しかし,エンジンを用いた実験だけでは,排気再循環の方式によって吸排気管表面からの熱損失量が異なるため,不均一の影響だけを取り出して調査することが困難である.そのため,エンジンベンチでの試験と並行して,実験条件の設定が容易な急速圧縮膨張装置RCEMの設計・製作を進めており,平成19年度は主にRCEMを用いて局所高温部の存在が着火・燃焼に及ぼす影響をより詳細に調査する.天然ガス予混合圧縮着火(HCCI)機関は,高効率と低エミッションを両立するコージェネレーション用原動機として期待されている。
英国近代初期文学における女性の「主体表象」研究

ルネッサンスにおける女性の表象において、男性作家による女性の表象と女性作家による女性の表象には根本的な違いがあるのではないかということがある程度理解できたことが、本年度の研究の最大の成果である。メアリ-・ロスの『マリアムの悲劇』におけるマリアムの表象には作者が女性であるが故の数々の特徴がある。それは経済的・社会的基盤を欠いている当時の女性の立場に身を自己を置いていた女性であるが故に深く理解できた女性の自律性(autonomy)の問題である。シェイクスピアも男勝りのキャサリン(『じゃじゃ馬馴らし』)や聡明で愛情あふれるポ-シャ(『ヴェニスの商人』)、あるいは美貌を備えながら強い意志を持っているクレオパトラ(『アントニ-とクレオパトラ』)などの多くの魅力的な女性を描いている。しかしシェイクスピアの女性は一個人として尊厳を持っているというより、男性社会の規範に合致した形で好ましい魅力的な女性として描かれている。それに対してメアリ-・ロスの描くマリアムには、女性が現代的な意味での「個人の尊厳」を保持しようとする時に、何に拠り所を求めるのかが探求されている。威厳ある個人であろうとしたマリアムの人物描写において、父権制社会において表裏一体のものとして求められる「謙遜」(humility)と「貞節」(chastity)が対立するものとして捉えられていることは注目される。なぜなら専制君主的な夫を持った女性にとって、社会における「常識的」美徳である「謙遜」は抑圧的なものでしかないからである。こうした女性主体の表象は「女性的想像力」の所産であると見なすことができ、多くの近代初期のイギリスの男性作家とは異なる性質の想像力である。この問題はまだ英文学研究においては十分探求されているとは言えない問題である。その解決の糸口が少しつかめたことが今年度のささやかではあるが成果といえる。中村は、英国近代初期に書かれたRachel SpeghtのA Mouzell for Melastomus (1617)というパンフレットを中心に、女性の主体について研究を進めた。このパンフレットはJoseph Swetnamが書いた女性嫌悪のパンフレットに対する反論である。Speghtのパンフレットは、当時の女性が男性と平等な主体を形成するための戦術がどのようなものであったかを、如実に示している。当時の女性の劣等性は、「アダムは欺かれなかったが、イブは欺かれ、イブが罪を犯した」(I Tim. ii. 14)、「男が女に触れないのは善いことだ」(I Cor. vii. 1)などの聖書の言葉を基礎にして論じられていたが、女性が自己の自律的な主体を主張するときには、まさにそうした宗教的権威を再解釈し、さらには女性に好意的な別の聖書の箇所を引用することによって達成されていることが明らかになった。例えば、男が(アダムも男性である)欺かれないというのは神の意志ではなかった。だからパウロは「アダムにおいてすべての人が死に、キリストにおいてすべての人が生き返る」(I Cor. XV. 22)という聖書の言葉を引用して反論する。さらに女性の優越性も同様な戦略で主張される。例えば、女は、足でも頭でもなく、身体の中間にある肋骨から造られているので、その地位は中程にあり、しかも卑しい塵からではなく′′refined mould′′から造られたので、男性よりも勝っていると主張される。こうした女性の主体の表象は当時のピューリタニズムの与えた積極的な一面であるが、そこには次第に男性に有利なイデオロギーを浸食して、女性特有の思想を形成しようとする、英国近代初期の多くの知的女性たちの働きが認められる。

それは今日の批評の変化に伴って次第に明らかにされていることであるが、その一端を「『オセロ』と文学批評」で扱った。今後は研究対象を広げ、そこで選られる洞察を、当時の思想の歴史的な変化の中で位置づける予定である。資料の収集は、多数の図書を購入したり、日本の幾つかの研究機関で行なっているが、まだ十分と言える状況ではない。ルネッサンスにおける女性の表象において、男性作家による女性の表象と女性作家による女性の表象には根本的な違いがあるのではないかということがある程度理解できたことが、本年度の研究の最大の成果である。メアリ-・ロスの『マリアムの悲劇』におけるマリアムの表象には作者の女性であるが故の数々の特徴がある。それは経済的・社会的基盤を欠いている当時の女性の立場に身を自己を置いていた女性であるが故に深く理解できた女性の自律性(autonomy)の問題である。シェイクスピアも男勝りのキャサリン(『じゃじゃ馬馴らし』)や聡明で愛情あふれるポ-シャ(『ヴェニスの商人』)、あるいは美貌を備えながら強い意志を持っているクレオパトラ(『アントニ-とクレオパトラ』)などの多くの魅力的な女性を描いている。しかしシェイクスピアの女性は一個人として尊厳を持っているというより、男性社会の規範に合致した形で好ましい魅力的な女性として描かれている。それに対してメアリ-・ロスの描くマリアムには、女性が現代的な意味での「個人の尊厳」を保持しようとする時に、何に拠り所を求めるのかが探究されている。威厳ある個人であろうとしたマリアムの人物描写において、父権制社会において表裏一体のものとして求められる「謙遜」(humility)と「貞節」(chastity)が対立するものとして捉えられていることは注目される。なぜなら専制君主的な夫を持った女性にとって、社会における「常識的」美徳である「謙遜」は抑圧的なものでしかないからである。こうした女性主体の表象は「女性的想像力」の所産であると見なすことができ、多くの近代初期のイギリスの男性作家とは異なる性質の想像力である。この問題はまだ英文学研究においては十分探究されているとは言えない問題である。その解決の糸口が少しつかめたことが今年度のささやかではあるが成果といえる。
硬骨魚類の遠近調節反射に関与する網膜神経節細胞の同定

(1)前年度まで麻布大学において、視覚系の発達したウマヅラハギ(フグ目、カワハギ科)で遠近調節反射の脳内回路を決定する研究に従事してきた。その結果それらの回路が、網膜-後交連核-エディンガーウエストファール核-毛様体神経節-水晶体筋の各成分からなることを解明した(Somiya et al.1992)。今回の研究はそれをさらに発展させたものである。すなわち、網膜から直接に入力を受ける後交連核に神経トレーサーであるHRPを注入し、遠近調節反射に関与する網膜神経節細胞を探索した。(2)手術用顕微鏡のもとで、ウマヅラハギの脳を露出し視蓋前域にある後交連核にHRPを電気的に注入した。手術後ウマヅラハギを1週間生存させ、その後、脳と網膜を固定してHRP反応を施した。HRP法にはAdamus(1981)の方法を用いた。網膜はホールマウント標本としてHRPで標識された細胞の形態とその分布状態を調べた。(3)上記の実験の結果、HRPを投与した脳の反対側の網膜神経節細胞がHRPで標識された。標識された細胞は大型のもの(20X15μm)と小型のもの(13X8μm)の2種類であった。これらの細胞は網膜の側頭部だけに分布していた。また、特に大型の細胞は規則的なモザイク状配列パターンを示し、細胞同士の間隔は約200μmであった。現在は、同じ実験を続けており、標識された細胞がどのようなタイプの網膜神経節細胞であるかを網膜の縦断面を観察することによって決定しようと努力している。おそらく、これらの網膜神経節細胞が遠近調節の情報を網膜内で処理していると考えられる。
深海に生息する動物プランクトンの生理・生態に関する研究

本研究は、親潮域を中心とした西部北大平洋域で、水深500-1000mの「中層」、1000-3000mの「深層」に生息する主要な深海性動物プランクトン各種の生活史パラメターと現存量を連続野外採集によって把握するとともに、申請者の考案による簡易型保温コッドエンドを装着した閉鎖式ネットで`生きている'深海性動物プランクトンを採集し船上実験室で代謝活性の測定と、凍結標本についての体化学成分(電子伝達系(ETS)酵素活性、核酸)の分析を行い、彼らの生理学的・生態学的特性を明らかにする目的で実施した。以下に得られた主要な結果を述べる。大型植食性カイアシ類で深海に潜って休眠するEucalanus、休眠しないMetridiaの生活史が明らかにされた。中・深層性動物プランクトン群集中、出現個体数で最も優占する体長1mm程度の貝虫類1種とポエキロストマトイダ・カイアシ類数種についてその個体群構造を1年間にわたって解析した結果、世代時間が1-2年と極端に長いことが判明した。彼らの中には、若齢期に上層に分布し、成熟すると下層に移動する個体発生的鉛直移動を行う種も見られた。産卵期は周年にわたるが主産卵期は植物プランクトンの春期ブルーム期とは関係なく、夏-秋であった。クラッチサイズ(抱卵数)は100個を超えることはまれで、表層種より少なく、生涯を通しての捕食圧が中・深層で低いことが伺われた。現存量は、同海域の大型植食性カイアシ類のわずか1-2%程度であった。代謝活性について、これら貝虫類、ポエキロストマトイダ・カイアシ類を始め、多数の中・深層性カナノイダ・カイアシ類の酸素消費速度は表層性カイアシ類のそれに比べて約1/2程度と低いことが明らかになった。同様の結果はETS活性でも得られた(何れの比較においても水温や体サイズの影響は除去済み)。成長ポテンシャルの指標となる核酸比(RNA/DNA)も表層性種に比べて中・深層カイアシ類で低かった。これらの結果を総合すると、餌資源の少ない深海環境ではそこに生息している動物プランクトンはゆっくりと遊泳し、成長速度も低く、そのため寿命である可能性が示唆された。平成14年度は、練習船おしょろ丸123、124、130、131、133次航海、うしお丸11、13、17次航海に乗船し、親潮域を中心とした北太平洋西部亜寒帯域において周年にわたる中・深層性動物プランクトンの採集、実験及び資料の解析を行った。その主要成果は次のようにまとめられる。1.生活史:時系列採集試料の解析により、これまで未知であった中層性貝虫類1種(Discoconchoecia pseudodiscophora)、中層性端脚類1種(Primno abyssalis)の生活史が解明され、同時にこれら2種の分布深度、現存量について知見が得られた(論文として発表)。他の種についても現在解析中である。

2.代謝活性:保温式コッドエンドを装着した開閉ネットにより、深海より「生きた」状態で採集された約30種の動物プランクトンの酸素消費速度を飼育による直接法と、凍結による電子伝達系酵素群の活性から推定する間接法により測定した。その結果の解析は現在進行中であるが、解析結果は平成15年3月末の日本海洋学会春季大会、5月の第三回国際動物プランクトンシンポジューム・特別ワークショップで発表する予定である。3.体化学組成:約30種の深海性動物プランクトンについて、水分、灰分、炭素・窒素・水素組成が明らかとなり、表層性の動物プランクトンのそれに比べて大きくは異ならないことが判明した。核酸(DNA, RNA)については、今年度は分析用試料の収集と分析精度向上の検討を行い、分析は次年度に集中して行う予定である。平成15年度は、練習船おしょろ丸135、136、137、142、143、144次航海、うしお丸40次航海に乗船し、親潮域を中心とした北太平洋西部亜寒帯域において周年にわたる中・深層性動物プランクトンの採集、実験及び資料の解析を行った。その主要成果は次のようにまとめられる。1.代謝活性:採集水深を500-1000、1000-2000、2000-3000mにわけ、昨年度から継続して、保温式コッドエンドを装着した開閉ネットにより得られた「生きた」動物プランクトン(主にカイアシ類)についての酸素消費速度測定は既に60種におよび、ほぼ同数の種類について電子伝達系酵素群の活性からの間接的酸素消費速度の測定が行われた。その結果、これまでカイアシ類の酸素消費速度は生息深度と無関係とされていたのと異なり、生息深度の増加に伴い減少することが示された。この成果は、電子伝達系酵素群については、平成15年3月末の日本海洋学会春季大会、5月の第三回国際動物プランクトンシンポジューム・特別ワークショップで発表した。2.体化学組成:約60種の深海性動物プランクトンについて、水分、灰分、炭素・窒素・水素組成が明らかとなり、表層性の動物プランクトンのそれに比べて大きくは異ならないことが判明した。核酸(DNA, RNA)については、核酸蛍光色素(臭化エチジウム)と核酸分解酵素(RNase)を組み合わせた微量分析法の検討を行い、既に水深3000mまでの採集でえられたカイアシ類46種について分析を行い、その結果を平成16年3月の日本海洋学会春季大会で発表を行う。最終年度である次年度は、水深5000mまでの採集を行い、代謝活性・体化学成分の測定、分析を実施するとともに、これまでの研究成果の発表を行う。平成16年度は、これまで試みられなかった3000-5000m水深からの「生きている」動物プランクトン(特にカイアシ類)採集を海洋研究調査機構学術研究船「淡青丸」のKT04-18航海で実施した。その他、練習船「おしょろ丸」の154B航海で最大3000m水深までの動物プランクトン採集を実施した。今年度の主要成果は次のようにまとめられる。1.代謝活性:今回の3000-5000m水深から採集された動物プランクトンの酸素消費速度は2000-3000m水深のそれと同程度であった。液体窒素中で凍結保存した標本について、陸上実験室で測定されたETS活性は個体毎に変動が大きく、2000-3000水深の個体と同程度のグループとそれよりも高い活性を示す2グループに分かれた。なお、3000m水深までのカイアシ類の酸素消費速度、ETS活性の最新の成果は10月にハワイのホノルルで開催されたPICES第13回年次会議のポスターセッションで発表した。2.体化学成分:500-5000m水深を通して、動物プランクトンの体を構成する水分、灰分では深度増加による変化は見られないが、窒素含量は深度増加に伴い減少、炭素、エネルギー含量は深度増加に伴い増加する傾向がみられた。
構造変化を含む定常・非定常経済時系列分析に関する研究

本研究で得られた主な成果は以下の5つである。(1)単位根を持ち複数の未知の時点において構造変化を伴う時系列モデルにおける、構造変化点の検定ARCH(∞)モデルにおける分散方程式の構造変化のCUSU検定を提案し、シミュレーションによってその検定のパフォーマンスの良さを示した。さらにこの検定を用いて円・ドル為替レートの実証分析を行い有意な結果を得た。経済時系列における構造変化は、むしろジャンプと見なす方が適切な場合が多いので、Jump Diffusion Modelの研究も行った。Kou (2002)のJump Diffusion ModelとBarndorff-Nielsen and Shephard (2004)のBP検定を現実の日本の株価データに応用した結果、多くの株価過程はジャンプ付拡散過程であるという結果を得た。株価ティックデータのような高頻度データは、日内の季節変動、ジャンプ、構造変化など複雑な変動を伴っている。マーク付き点過程モデルのような高頻度データに対する既存のモデルを現実の日本のデータに応用し実証分析を行った。またシミュレーションによってモデルのパフォーマンスを分析した。今後この分野の研究を継続したい。(5)経済時系列のウェーブレット分析(H.Yamada 2005の2つの論文)構造変化をパラメトリックな経済時系列モデルの枠組みで扱うには限界がある。より柔軟な方法としてウェーブレット分析を試み、ウェーブレット分析が有効であることが示された。構造変化をパラメトリックな経済時系列モデルの枠組みで扱うには限界がある。様々な経済時系列モデルに関連した構造変化の検定に関する研究を行った。その成果は国際的な専門雑誌に投稿され研究発表の欄に示されたように掲載が内定した。また当研究費補助金を受けてソウル大学のSangyeol Lee教授と構造変化の検定に関する国際共同研究を行った。その研究成果をLee教授との共著として以下のワーキングペーパーにまとめた。また研究分担者の山田は、時系列の新たな検定法を提案しワーキングペーパーこれらのワーキングペーパーはいずれも学会報告済み、または報告予定である。またいずれも国際的なレフェリー付き専門雑誌に投稿した。(1)、(2)はGARCHモデルにおける構造変化の検定に関する、また(3)はARIMAモデルに関する構造変化の検定に関する論文である。また(4)はVARモデルにおける定常性の検定に関する問題である。さらに構造変化の問題をジャンプを含む過程(ポアソン過程、レヴィ過程)として捕らえる方向へと研究を発展させつつある。また当研究費補助金によってパソコン5台を購入し、それらを連動させ分散処理を行うことにより上記の研究に必要なシミュレーション計算を行い、大幅に計算時間を短縮することが出来、研究効率を飛躍的に高めることが出来た。今年度は以下の4つの研究テーマについて新たな知見を得た。(1)GARCHモデルにおける構造変化に関する研究(2)株価、為替などの収益率の分布の非正規性の研究株価など金融資産の収益率の分布は一般に正規分布に従わない。非正規分布の中からGH分布とNIG分布に着目し、日本の株価データに対する適合度を調べ、さらにそれらの分布を仮定した場合とブラック・ショールズモデルを仮定した場合とのオプション価格のシミュレーションによる比較を行った。その結果GH分布やNIG分布は正規分布より適合性が高いごとが明らかになった。(3)株価のジャンプを伴う拡散過程モデルの研究ジャンプを伴う株価過程モデルの応用事例として、収益率に正規分布を仮定しないマーク付きジャンプ過程モデルを日本の株価チックデータに対して適用し、適合性の検証を行った。その結果このモデルの適合度が高いことが示された。(4)ウェーブレット分析を用いた金融時系列の分析として次の二つの論文をまとめた。なお、これらの研究におけるシミュレーション分析にパソコン並列処理が有効であった。(1)株価収益率において収益率分布に現れる非対称性、高尖峰度、ファットテールなどの特徴を良く捕らえるとされている種々の分布の中からNormal Inverse Gaussian分布(以下NIG分布)、とGeneralized Hyperbolic分布(以下GH分布)の適合度の検証を行った。どちらも正規分布より適合度がよいことが示された。日経225に含まれる株価データにNIG分布を適用したモデルから算出される

オプション価格(P1)と古典的なブラック・ショールズの公式によって算出されたオプション価格(P2)とを、実際に東証1部市場で観測された市場価格(P3)に対して比較を行い、P1ほうがP2よりP3により近いことが示された、NIGモデルが現実をよりよく説明していることが実証された。(2)株価収益率の分布が正規分布より裾野が広いNIG分布やGH分布のあてはまりが良い理由として、株価過程がジャンプを含むことが一つの理由として上げられる。今年度は、ジャンプを広い意味で構造変化と捕らえ、株価過程のジャンプを研究した。ジャンプの存在を検出するためにBarndorfF-Nielsenらの提案したBipower testを用いて日経225の株価デーを検証した。その結果、約半数近くの株価過程はジャンプを含むことが実証された。Bipower testを逐次的に応用することによってジャンプ有無だけで無くジャンプの時点を推測する方法を提案し、円・ドル為替レートのジャンプの時点を推測した。(3)ウェーブレット法を応用して株価課程の変動を分解できることを示し、株価分析におけるこの方法の有効性を示した。(4)Cusmu testを応用したARCHモデルの構造変化の検定法を提案し、その検定の理論的特性を明らかにした。またこのテストを現実のデータに応用し実用上の有効性を示した。
絶対音感保有者における音楽的音高の認知的表象と脳内過程

提示された音について音高名以外を答えることが求められる課題や,ピアノ音が聞こえてくる中で記憶する課題では,絶対音感の保有者は,求められている課題とは関連がない音高からの妨害を受けて,非保有者にくらべて遂行成績の低下を示した.この結果から,絶対音感保有者では音高と音高名が自動化のレベルに達していて,音高の命名化が不可避的に起こることが示唆された.また指定された音高を歌う形の能動的絶対音感と,事象関連電位を用いて音高と指の対応づけに関する脳過程を調べる実験を行った.提示された音について音高名以外を答えることが求められる課題や,ピアノ音が聞こえてくる中で記憶する課題では,絶対音感の保有者は,求められている課題とは関連がない音高からの妨害を受けて,非保有者にくらべて遂行成績の低下を示した.この結果から,絶対音感保有者では音高と音高名が自動化のレベルに達していて,音高の命名化が不可避的に起こることが示唆された.また指定された音高を歌う形の能動的絶対音感と,事象関連電位を用いて音高と指の対応づけに関する脳過程を調べる実験を行った.音楽的音高の認知表象の性質を明らかにするために,音高刺激と音高シンボルを同時に被験者に提示する聴覚ストループ干渉効果の実験を行った.これまで行った実験では,音高と音高名が一致しない歌唱音に対して,発音された音高名を追唱する反応に遅れが見られるという逆ストループ効果が絶対音感保有者にのみ観察され,絶対音感保有者では音高の言語化が自動化のレベルに達していることが示唆された.しかし逆ストループ効果は試行を重ねるにつれて減少していく傾向があったので,音高と音高名が一致しない刺激に対して実験参加者が混乱を起こしたことによる可能性が考えられた.そこで今回行った実験では,音高名を答えるか,発音を追唱するかが試行ごとにランダムに変化するように設定した.その結果,音高反応における干渉(ストループ効果)と発音追唱における干渉(逆ストループ効果)の両方が観察された.この効果は絶対音感保有者だけではなく,絶対音感非保有者でも見られた.この結果は,絶対音感と相対音感の両方で,音高名の処理が自動化のレベルに達していることを示唆している.また音高と発音のどちらを反応するかが試行ごとに変化するようになっていたため,反応の遅れが見られた.これは注意の切り替えが即座になされない場合があることを示している.音高名干渉効果の実験に続いて,音楽的音高の表象形成過程を探るため,音高シンボル(楽譜と音高名)を提示して,それが表す音高を歌唱音で産出する実験を開始した.実験は現在進行中であるが,現在まで得られた結果によると,音高刺激を聞いて音高名を答えることは正確に速くできる絶対音感保有者でも,指定された音高を産出することは必ずしもうまくできない場合があるようである.これまで絶対音感は,音高刺激を提示してその音高名を鍵盤押し反応や口頭反応で答えることを被験者に求める実験を行うことによって調べられてきた.これに対して,指定された音高を産出する形の絶対音感もある.前者のような実験によって調べられる絶対音感は受動的絶対音感,後者のようなタイプの絶対音感は能動的絶対音感と呼ばれて区別されてきた.しかしこれまで能動的絶対音感についての研究はほとんど行われておらず,それが受動的絶対音感と一致するのか,異なる性質を持つものなのかはまだわかっていない.そこで絶対音高と相対音高の両方について,能動的タイプと受動的タイプを比較検討した.能動的絶対音感に関する実験では,音高名や楽譜などの音高シンボルを提示し,絶対音感をもつ被験者が音高を歌唱によって産出した.発声された音声から音高を判定し,同時に反応時間を測定した.受動的絶対音感に関する実験では,音高刺激を提示して被験者はその音高名を口頭で答えた.こうして能動的絶対音感と受動的絶対音感の両方について反応の正確さと速さを測定した.これに加えて,基準音を提示することによって相対音感に関しても同様の実験を行った.その結果,相対音感に関しては,能動的タイプと受動的タイプとの間にそれほど大きな不一致は見られなかった.これに対して絶対音感の場合には,受動的タイプに比べて能動的タイプは一般に不正確で,反応時間も長くなる傾向が見られた.この結果から,音高名を同定する受動的絶対音感と音高を産出する能動的絶対音感では異なるメカニズムが関与していることが示唆される.(1)記憶再生に対する無関連音の干渉効果視覚的に提示される記憶項目リストの直後系列再生の実験を行った.記憶材料として,音楽で用いられる階名シラブルまたは数字7個がランダムな順序で提示された.記憶項目の系列と同時に,無関連音刺激として階名シラブルを発音した音声,またはピアノ音が提示された.絶対音感を持たない被験者は,画面に提示される階名シラブルと異なる高さのピアノ音にはあまり影響されることはなかったが,絶対音感を持zつ被験者ではその影響を被って再生成績が低下するという結果が得られた.この結果から,絶対音感保有者における音高名符号化が抑制することができないほどの自動化のレベルに達していて,無関連なピアノ音の音高がシラブルの系列の記憶を妨げるように働く場合があることが示された.

ピアノ演奏の訓練を受けた被験者では,音高とキーを押す指の対応が固定している.この対応が逆になった場合の脳内過程を調べるために,ランダム順に提示される音高刺激(C,D,E)に対して人差し指,中指,薬指の三本の指で3つのボタンのどれかひとつを押す識別反応実験を行った.音高と指の対応が,Cに対して人差し指を用いる通常条件にくらべて,Cに対して薬指を用いる逆条件では反応時間が有意に長くなった,また同時に測定された事象関連電位(ERP)では,左右側頭後部で観察されたN1成分の下位陽性成分Ta(潜時帯90-110ms)の振幅が,逆条件にくらべて通常条件で有意に大きくなった.この結果から,ピアノ訓練による音高と指の連合が,音提示直後のきわめて早期の知覚処理に影響を与えることがわかった.
地震により流動化した地盤と構造物の相互作用に関する基礎的研究

従来地震に対して無被害であった杭式桟橋が兵庫県南部地震では被害を受けた.調査から液状化による地盤の側方流動により,桟橋の被害が拡大したと推定されている.本研究では,このような側方流動を受ける杭式桟橋の挙動を実験的に調べるため,実際に兵庫県南部地震の際に被災した直杭式の桟橋とその周辺地盤を対象とした,遠心模型振動実験を行った.杭は比較的強固な支持層に根入れされていたが,捨石とこの支持層の間にある薄い砂層の液状化が地盤の側方流動を助長し,被害を拡大したと推定されている.そこで本研究では,実験により実際の被災のシミュレートし,その発生過程について検討し,更に桟橋の位置する地盤条件や桟橋と背後の護岸をつなぐ渡板等の影響についても調べた.従来地震に対して無被害であった杭式桟橋が兵庫県南部地震では被害を受けた.調査から液状化による地盤の側方流動により,桟橋の被害が拡大したと推定されている.本研究では,このような側方流動を受ける杭式桟橋の挙動を実験的に調べるため,実際に兵庫県南部地震の際に被災した直杭式の桟橋とその周辺地盤を対象とした,遠心模型振動実験を行った.杭は比較的強固な支持層に根入れされていたが,捨石とこの支持層の間にある薄い砂層の液状化が地盤の側方流動を助長し,被害を拡大したと推定されている.そこで本研究では,実験により実際の被災のシミュレートし,その発生過程について検討し,更に桟橋の位置する地盤条件や桟橋と背後の護岸をつなぐ渡板等の影響についても調べた.平成8年度は、地震時に偏載荷重を受ける地盤の液状化による流動が杭基礎橋台に与える影響の定性的な理解を深めることを目的とし、遠心模型実験を行った。実験では、裏込め盛土土圧の橋台への作用の有無、液状化層厚、入力地震波の卓越周波数に着目して実験条件を設定し、試験容器内に模型杭基礎橋台を有する相対密度が約50%の砂地盤を作用し、粘性流体で飽和させた後、50Gの遠心加速度場において正弦波を40波入力した。実験に用いた模型橋台は杭を杭径の3.5倍の間隔で配置したものとし、杭先端は基盤に埋め込まれていることを想定し、底面に固定した。実験の結果、以下の結論を得た。1)振動初期に前面側地盤が液状化することによって地盤の流動及び杭の変位の蓄積が始まる。また、そのときの杭の蓄積変位の増加割合は非常に大きい。2)構造物が共振することにより、杭に大きなひずみが生じた場合、地盤の流動により更に大きな変位を生じる。3)杭に作用する地盤の側方流動圧は、地盤の剛性が著しく低下した地表面付近では、杭の変位過程、地盤層厚によらず、杭間隔が同じ場合ほぼ同じ値に収束する。また、そのときの地盤流動速度はほぼ一定である。4)地盤流動により生じる杭近傍における地盤の残留変位量は、地盤に入力されたエネルギーに強く依存する。平成9年度は,地震時に盛土による偏荷重を受ける砂地盤の液状化による側方流動(残留変位)が群杭基礎を有する橋台に与える影響について調べた.地盤に残留変位の発生には,地盤の完全液状化により大きな残留変位が生じる場合と剛性の低下がそれほど著しくないものの残留変位が生じる場合とがある.地盤変形により構造物に作用する荷重を考えると,必ずしも前者が基礎に大きな荷重を作用させ,破壊するとはいえない.そこで地盤の相対密度を変化させ,液状化の程度と杭に作用する荷重の関係について調べることを目的として遠心模型振動実験を行った.実験では2列12本の杭を配し,杭間隔を杭径の3.5倍とした.実験を行った結果,以下のような結論が得られた.即ち,1)地盤の残留変形は,杭本数を増やし,より橋台をより剛性の大きい構造にすることにより,大きく抑制される.また,その結果地盤変形が水辺側に比べ盛土側で大きくなる.2)構造物の最終残留変位量は,地盤の相対密度に強く依存し,相対密度が小さいほど大きくなる.3)盛土側に位置する杭の間をすり抜けて水辺側の杭に作用する荷重は,盛土側のそれと比べて減少する.またその減少割合は大きく,ほとんどの荷重は盛土側の杭が受け持つ.また,上記の結論3)の杭の荷重分担率については,解析的にも検討した.その結果,実験で得られたほど盛土側と水辺側の荷重の分担率の差は大きくなかったが,定性的には実験結果をシミュレートすることができたといえる.