報告書番号

NR24011

タイトル（和文）

三次元遠心振動台の開発（その2）－地震波制御による加振性能の拡張と三次元動的解析の妥当性確認－

タイトル（英文）

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
原子力発電所における地震PRAの導入により、基礎地盤および周辺斜面の現実的な耐力の評価が必要であることから、解析手法の高度化のため、破壊を考慮できる二次元時刻歴非線形解析手法の開発と遠心力載荷模型実験による妥当性の確認が進められてきた。さらに、より現実的な評価を目指して地盤の三次元性を考慮するため、三次元時刻歴非線形解析手法の開発が進められている。この解析手法の妥当性を確認するため、遠心力載荷装置上で動作する三次元振動台（図1）の開発を行い、20Gの遠心加速度下で最大0.5Gの正弦波加振が可能なことを確認できたが1）、地震波および高遠心加速度下での確認が未実施であった。

目　　的
開発した三次元遠心振動台の地震波および高遠心加速度下での性能を把握する。また、基礎地盤を対象とした遠心力載荷模型実験を実施し、計測値の信頼性の評価と三次元動的解析の妥当性を確認する。

主な成果
1. 三次元遠心振動台の性能把握のための動作確認実験
20Gの遠心場で模型地盤を用いて（図2）模擬地震を入力波とする加振が可能であることを確認した（図3）。一方、35Gおよび50Gの遠心場で正弦波を目標とした加振を行った場合、加振周波数は目標値と一致するものの、加振加速度は0.4～2.2倍を示した。この原因として、高遠心加速度下のサーボバルブや鉛直方向に設置されている空気ばねの影響が考えられた。
2. 模型地盤を用いた遠心載荷模型実験による計測方法の評価
砂地盤および軟岩地盤を対象とした遠心力載荷模型実験の結果に対して、一次元を仮定した理論解析および数値解析の結果から、両地盤における計測結果の信頼性を確認した。その結果、砂地盤の加速度、変位および軟岩地盤の加速度，ひずみの計測結果の信頼性が実験結果の値が解析結果の値に対して0.5～2倍と相対的に高いことを確認した。
3. 三次元動的解析の妥当性の確認
砂地盤および軟岩地盤を対象とした遠心力載荷模型実験の相対的に信頼性の高い計測結果を用いて、等価線形解析および時刻歴非線形解析を行った。その結果、加速度に関しては両解析手法の妥当性を確認することができた（図4）。また、今回の実験条件では両解析結果の差は小さかった。

今後の展開
今後も高遠心加速度下での油圧アクチュエータの動特性の変化に合うような制御系の設定、空気ばねの排除、計測方法の検討を継続する。

概要 （英文）

The stability of the rock foundation and surrounding slopes of nuclear power plants is evaluated by the slip safety factor using the stress state obtained from the results of equivalent linear analysis. The validity of current evaluation methods that perform two-dimensional analysis are often verified mainly in comparison with the results of centrifugal experiments. Validation of the three-dimensional analysis was difficult because there was no experimental result with 3D centrifugal device.
In this study, A three-dimensional shaking table was constructed and its performance tested. It was possible to reproduce earthquake waveforms under 20G, but the reproducibility of sine wave excitation under 30G and 50G was low. Possible causes of the low reliability under 30G and 50G include changes in the response of the servo valve or the effects of the air springs installed on the vibration table.
As a result of earthquake response analysis using equivalent linear analysis and time history nonlinear analysis, the validity of both analysis methods was confirmed for acceleration. In addition, the difference between the two analysis results for acceleration waveforms was small. It was confirmed that time history nonlinear analysis is more appropriate than frequency response analysis for the internal strain of soft rock ground.

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