自然災害科学 J. JSNDS 38 -3 389 -405（2019 ）常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究伊藤 雅基1・小嶋 啓介2

A Case Study on Estimation of Subsurface Structure of
Artiﬁcially Filled Ground Based on Microtremor Observation
Masaki ITO1 and Keisuke KOJIMA2
Abstract
In recent years, seismic damages have occurred in residential areas which are artiﬁciallyfilled grounds. In this study, ground vibration characteristics and subsurface structures of
artiﬁcially ﬁlled grounds were estimated based on microtremor observations. We conducted
several linear microtremor array measurements and a large number of three-component
observations at two residential development areas in Fukui prefecture. The phase velocities
of Rayleigh waves were calculated by using the extended SPAC method on linear arrayobservations. The thickness of soil layers were back-analyzed based on H/V spectra. The 3D
subsurface structures of the ground were modeled using space interpolation based on eachestimated structure beneath the observation points. By comparing with existing elevation data,
the validity of the estimated structures were conﬁrmed.
キーワード：盛土造成地，常時微動観測，H/V スペクトル，S 波速度構造
Key words:

artiﬁcially ﬁlled ground, microtremor observation, H/V-spectrum, S-wave velocity structure

1 ．はじめにる。特に高度成長期以降，山麓地域や丘陵地の斜

21世紀に入り新潟，東北地方，北海道などで甚面の谷埋め盛土造成地が相次いで開発され，その大な被害を伴う地震が相次いで発生しており，ゲ

地震被害が懸念されている。2011年の東北地方太リラ豪雨などの頻度も増加し，地震動や地下水の平洋沖地震の被害調査1-3）によれば，谷埋め盛土上昇に起因した地盤構造物の被害が頻発してい造成地の盛土部や切り盛り境界部において，地す12

福井大学工学部技術部
Technical Division, The University of Fukui

福井大学大学院工学研究科
Faculty of Engineering, The University of Fukui

本論文に対する討議は 2020 年 5 月末日まで受け付ける。

389

390

伊藤・小嶋：常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究

べりや地盤の隆起・沈下に伴う建物の倒壊やライ

高データとの比較・検証した結果を報告する。

フラインの損傷，道路・擁壁等の亀裂や崩落などの被害が数多く発生し，切土部に比べて被害が甚

2 ．宅地造成地の地形及び開発状況

大であることが報告されている。このように，盛本研究における常時微動観測対象地は，福井市

土部および切り盛り境界部で被害が大きくなるの南部に位置する山麓の宅地造成に伴う地形改変がは，谷埋め部分の S 波速度が切土部に比較して著しい A 団地および S 団地を選んだ。写真 1 は，小さく地震動の増幅が起こりやすいこと，谷部にA 団地および S 団地における造成前と造成後（平は造成後も水が集まりやすく，排水設備が不十分

成29年現在）の空中写真をそれぞれ示す。

な場合には，地下水位の上昇に伴う有効応力の低A 団地は，昭和40年代半ばに尾根筋と谷筋を横下による強度低下が起こることなどに起因してい切るように整形されたひな壇状の造成地で 2 本のると考えられている。

谷と 2 本の尾根の上に宅地造成を行っており，福

このような背景の中で盛土造成地の危険性の把井平野上の孤立丘である城山の南側斜面に位置す

握や被害軽減のために，国土交通省では平成18年

る。対象地の地質は，福井県地質図2010年版5）に度に宅地耐震化推進事業を開始し，地方自治体によれば糸生層の凝灰質砂岩，シルト岩，泥岩からよって大規模盛土造成地の変動予測調査と崩落予なり，造成以前の地形図6）から同地域は谷部の奥防対策が進められることとなった。変動予測調査

深くまで湿田として利用されていたことが確認さでは，国土交通省のガイドライン に従い，標準

れている。

4）

貫入試験による N 値の測定，室内土質試験や弾S 団地は，昭和30年代後半から昭和40年代にか性波探査等のデータを基に地盤構造を推定し，安けて広範囲にわたる谷部を埋めた造成地であり，全率を算定することとしている。しかしながら，

福井平野南部の孤立丘である経ヶ岳の東側に位置

これらの方法は手間やコストがかかり，造成地全し，北西部と南西部が山地部で北東部と南東部は体の信頼性の高い評価を行うことは難しい。また

中位段丘であった。対象地の地質5）は，鯖武台地

古い造成地では，地盤情報や施工記録が失われての段丘で礫，砂，泥からなり，山地部では糸生層

いたり，地盤特性自体が変化したりして，変動予の凝灰質砂岩，シルト岩，泥岩からなる。また，

測調査が進んでおらず，危険性を抱えたまま放置

谷底平野部は周辺で行われたボーリングデータかされているケースも多いと考えられる。

ら，盛土（砂質土），シルト，有機質土，シルト，

このような現状を考慮し盛土造成地の安全性を

砂質（風化岩）による成層構造が確認されている。

評価するためには，簡便な方法を用いて造成地全

さらに造成前の地形図7）から，谷埋め部は A 団地

体の切り盛り層厚，剛性，強度等の 3 次元分布をと同様に湿田として利用されていたことが確認さ評価できることが望ましい。そこで本研究では，れている。これらのことから，谷埋め盛土部のほ対象地点の網羅的な調査が可能な方法として，加とんどには軟弱層が存在し，小高い山や丘に囲ま振を必要とせず，地表での短時間計測が可能な常れた集水地形であることから，造成地周辺地盤の時微動観測を用いて，盛土造成地全体の地下構造

災害危険度が高いことが予想される。

を推定する方法について検討する。適用対象地点
としては，福井県内の1960年代に造成された二箇所の谷埋め盛土造成地を選定している。観測で得3 ．GIS による宅地造成地の切土・盛土の判定られた常時微動観測情報から造成地の振動特性を

図 1 および図 2 は，A 団地と S 団地の GIS（地把握するとともに，盛土厚ならびにそれより下層

理情報システム，ArcGIS ソフト ESRI 社製）を用の地下構造の推定を行う。さらに詳密に実施した

いて作成した造成前と造成後の切り盛り分布を示

微動観測点の深度方向の推定地下構造の空間補間す。切り盛り分布の作成方法は下記の通りであにより，造成地全体の地下構造を求め，既存の標る。 1 ）造成前の地形図をスキャナで読み取りデ

391

自然災害科学 J. JSNDS 38 -3（2019 ）写真 1

A 団地および S 団地の航空写真

ジタル化する。 2 ）画像編集ソフトを使って不要

在の標高データの作成には，国土地理院が公表しな線を削除して等高線のみのデータとする。 3 ）ている 5 m メッシュの数値標高モデル10）を使用し作成した造成前の等高線データを GIS 上に緯度・た。

経度の座標を入力して現在の地形図の位置に合わ

図 1 の A 団地では，造成前写真に見られる 2

る。 4 ）等高線データをベクター形式（ポリゴン組の尾根筋と谷筋に沿って，切土部と盛土部を明データ）で表示させ，各等高線に標高値を入力し瞭に見て取ることができる。図 2 の S 団地では，てポイントデータ化し，さらにスプライン手法に

中央部を東西に走る道路（A 測線）より南側の大よる内挿処理を行い，ラスター化して造成前の標部分が比較的厚い谷埋め盛土部分であると判定さ高分布図を作成する。 5 ）ラスター化した造成前れた。また，中央公園西側の最も高い山地部分での標高分布図を 5 m メッシュ毎にポイントデー

切土，南側の沢部で盛土が行われ，盛土層が厚い

タ化し，造成前標高データを生成する。 6 ）造成

領域を形成していることが確認できる。

前と現在の標高データの差から改変量を算出する。 7 ）テンションスプライン関数8, 9）を用いた空4 ．常時微動観測

間補間を行い，ラスター化して切り盛り分布図を4. 1作成する。なお，造成前の標高データの作成には，

図 1 （a） および図 2 （a） の●印は，常時微動の観測概要

A 団地で昭和36年の国土地理院 2 万 5 千分の 1 の単点三成分観測点（A 団地56地点，S 団地53地点）

地形図6）を，S 団地で昭和33年と昭和36年の国土を，△印は直線アレイ観測地点（A 団地 6 地点 ,S

地理院 2 万 5 千分の 1 の地形図6, 7）を使用し，現

団地 9 地点）を示す。単点三成分観測点は，造成392

伊藤・小嶋：常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究

図1

A 団地における観測点と切り盛り分布・卓越周期分布

自然災害科学 J. JSNDS 38 -3（2019 ）図2

S 団地における観測点と切り盛り分布・卓越周期分布

393

394

伊藤・小嶋：常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究

部を縦／横断する道路に沿って配置した。A 団地

では，西側尾根筋の切土部分の LC 測線と東側谷では，図 1 （a） に示す通り東西方向にほぼ平行に筋の盛土部分の LF 測線で，S 団地では，北側の通る 4 本の道路を南から A 測線，B 測線，C 測線，

切土部分の LC 測線と南側の盛土部分の LF 測線，

D 測線とし，測線ごとに 7 〜 8 個所の観測点をならびにボーリング地点付近の LB 測線で実施し配置した。また A 〜 D 測線に直交し，尾根筋又た。直線アレイ観測は5.1で詳述するが， 4 台のは谷筋の縦断方向にも測点を配置した。S 団地で速度計を使用し，地点ごとに 3 回の同時観測をは，図 2 （a） に示す通り公園の南側に面し東西に行った。

走る道路に沿って A 測線をとり，A 測線の東側に面する南北に走る道路を B 測線として観測点

4. 2

をほぼ等間隔に配置した。さらに A 測線と直交し，

図 3 は，A 団地および S 団地における常時微動

宅地造成地の H/V スペクトル比特性

谷筋を横切る方向に C から K の測線を配置した。

観測から得られた代表的な切土・盛土地点の水平・微動観測には速度計（Lennartz 社 LE-3Dlite Mk

鉛直成分スペクトルおよび H/V スペクトル比でⅡ，固有周期 1 秒）とデータロガー（白山工業ある。盛土部の H/V スペクトル比には，周期0.2

LS-8800）を用いた。サンプリング間隔は0.005秒〜1.0秒程度に振幅の大きな明確なピークが認めで，一地点当たり10分程度計測し，比較的ノイズられる。一方，切土部のピーク周期は0.1〜0.5秒の少ない20.48秒の区間を， 5 区間以上取り出し，程度と短く，H/V の振幅も小さい傾向が認められフーリエスペクトルを作成し，Parzen ウィンドた。

ウ（0.1Hz）による平滑化を行った。さらに周期ご

図 4 は，図 1 （b） および図 2 （b） における GISとに NS 方向，EW 方向にそれぞれのフーリエ振より推定した切り盛り厚さと卓越周期の関係であ幅の二乗平均を UD 方向のフーリエ振幅で除すこる。図 4 の▲印は，A 団地 C 測線および S 団地とにより H/V スペクトル比を求めた。

B 測線における単点 3 成分観測点の卓越周期を示

次に A 団地および S 団地の切土・盛土部分にしている。また□印は，造成前後の等高線・標高

おける Rayleigh 波位相速度を求めるために直線

地図から GIS より推定した切り盛り厚さの分布

アレイ観測を行った。表面波を対象としたアレイを示している。

観測の前提として，地盤が水平方向に均一な成層

A 団地では，盛土部で卓越周期が長く，切土部地盤である必要がある。造成地盤でこの条件の成で短くなる傾向が認められ，そのような傾向は A,

立は難しいと思われるが，ここでは，横断方向に

B, D 測線においても同様に認められた。但し一比べて地下構造の不連続性が小さいと考えられる部，山側の造成境界部にあたる C08のように，盛谷筋と尾根筋方向では，微動計間隔（アレイ半径）

土厚さが大きいにも関わらず卓越周期が短い地点

を小さく設定し，近似的に成層地盤と同様の表面も見られた。S 団地では，南側の盛土部（B01〜

波が伝播していると仮定し，アレイ観測点を展開

B05）と北側の切土部（B06〜 B10）に分かれておした。観測用地が限られている場合には，長ら11）

り，卓越周期は，盛土部分で長く，切土部分で短の極小アレイの採用も考えられるが，複数の観測くなる傾向が認められる。但し，A 団地と比較す

点間距離で空間自己相関係数と Bessel 関数の適

ると，切り盛り変化量に比べて卓越周期の変動量合度を評価でき，位相速度を周波数ごとに一義的は小さく，切り盛り境界部での卓越周期と切り盛に決定できる拡張 SPAC 法への適用を重視し，線り変化量の対応は不明瞭である。

状配置アレイを採用した。微動が等方あるいは

図 5 は，両団地のすべての単点 3 成分観測点に

1 方向から伝播している場合には，盛川ら12），小対して求めた GIS による推定切り盛り厚さと H/

嶋ら13）の 2 点 SPAC 法の考え方に基づいた線状配V スペクトル比から求めた卓越周期の関係であ

置により円形配置と同等の位相速度が求められるる。卓越周期は，盛土が厚くなるほど長く，切土ことを確認している。直線アレイ観測は，A 団地

地点では短くなる傾向になると予想されるが図 5

自然災害科学 J. JSNDS 38 -3（2019 ）

図3

図4

切土・盛土地点のフーリエスペクトルと H/V スペトル比

観測地点における GIS より推定した切り盛り厚さと卓越周期

395

396

伊藤・小嶋：常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究

図5

GIS による推定切り盛り厚さと卓越周期の関係

を見ると，微動のピーク周期と切り盛り厚さの関単点観測と H/V スペクトルをターゲットとする係はバラツキが大きく，単純に盛土厚さが厚くな

観測点直下の地下構造推定を詳密に実施し，造成るほど卓越周期が長くなるとはいえない結果が得地全体に順次連結していくことにより，緩やかにられた。

変動する 1 次元構造の組みあわせとして，不連続以上の結果より，各観測点の微動卓越周期は，切土部で短く盛土部で長い傾向が概ね認められる
ものの，盛土厚さとの単純な線形関係で表すこと

な山麓造成地の切り盛り分布や地下構造の推定ができると仮定している。
Rayleigh 波位相速度は，直線アレイ観測によっはできないようであり，盛土材の特性や締固め方て収集された，上下動成分に拡張空間自己相関法

法，盛土・切土部分より深部の S 波速度構造の（eSPAC 法）14）を適用し，算出した。上下動成分

影響などを加味した検討が必要であることを意味の周波数 f の空間自己相関係数 ρ は，微動計間隔していると考えられる。

r ごとに次式の関係がある。

5 ．常時微動に基づく S 波速度構造の推定(1)

5. 1 直線アレイ観測による Rayleigh 波位相速度の算出

た だ し，J0 は 第 1 種 0 次 の Bessel 関 数，c(f) は

本 節 で は， 常 時 微 動 が 高 次 モ ー ド を 含 む

Rayleigh 波位相速度である。eSPAC 法では，周Rayleigh 波および Love 波であると仮定し，位相波数 f を固定し，多様な微動計間隔 r に対して上速度や H/V スペクトルの理論値の算出には， 1

式を満足するように，位相速度 c(f) の最適値を算

次元水平成層モデルの仮定を前提とした計算手法出する。本研究では， 4 台という少ない微動計を用いている。しかし，本研究対象が山麓の谷埋による直線アレイ観測により，偏りなく広い微め盛土造成地であるため，地表の不陸の存在や各動計間隔 r が得られるように次の配置法を採用し層の水平方向の連続性の問題などにより，造成地

た。 1 ）第 1 の微動計を原点とし，道路の縦断方全体を対象とする場合は上述の仮定は完全には成向に r 軸をとり，第 2 の微動計までの距離 R1を立しないと考えられる。この問題に対し本研究で1 m とし，第 3 ，第 4 の微動計までの距離は公は，微動観測に際して比較的平坦な地点を選定し，

比−√3 の等比数列的に−√3 m，3 m として同時

アレイサイズを小さくし，対象周期を 1 秒程度よ観測を行う。 2 ）2 回目の観測は，第 2 から第 4

り短く設定することにより，観測点付近の狭い範の微動計までの距離を同様に広げて，−27√3 ≒

囲で水平成層の近似ができると仮定する。さらに−46.8m までの配置として観測を行う。以上によ397

自然災害科学 J. JSNDS 38 -3（2019 ）り， 3 × 4C2 ＝12通りで， 1 m 〜73.8 m まで重複再現していることが確認できる。

が少なく偏りのない微動計間隔 r で式（ 1 ）の評

図 7 は図 6 の位相速度を，横軸を波長として表価が可能となる。なお，式（ 1 ）の評価において，示したものである。位相速度のバラツキに起因しRayleigh 波の波長 λ が微動計間隔 r の 2 倍から10て，同じ波長に対して 2 個以上の位相速度が現れ倍の範囲を有効として評価した。

ているところも見受けられるが，前後の連続性を考慮すると，ほぼ一義的な速度構造を特定できる

5. 2

S 波速度構造の推定法と思われる。長尾・紺野16）は PS 検層が実施されS 波速度構造の推定に際しての目的関数 J としている多数の地点で波長 λ の Rayleigh 波位相速ては，微動アレイ観測から求められた観測位相速度と深さ Z までの走時および層厚平均 S 波速度度を用いた次の評価関数を最小化することによには良好な相関があることを明らかにしている。

り，S 波速度構造の推定を行った。

小嶋・本17）は長尾らの成果を利用し，Rayleigh 波
位相速度に基づいて，表層から深さ方向の S 波(2)速度を求める方法を提案している。それによれば，層厚平均 S 波速度を利用する方法は，相関

こ こ に，F： 適 応 度 関 数，CO： 観 測 位 相 速 度，

性はやや劣るものの，深度ごとの S 波速度の推CC：CO に対応する理論位相速度である。地盤特

定値が安定的に得られること，次式で示す深さ Z性のうち，S 波速度および層厚を推定対象とし，までの層厚平均 S 波速度 VsZH は，波長 λ ≒2.2Z の各層の密度は固定した。式（ 2 ）の最少化には，Rayleigh 波位相速度で近似できることを示してい

遺伝的アルゴリズム を採用した。その際，遺伝

る。

15）

―

子は 6 ビット，個体数は20，世代数は80，交叉確率0.4，突然変異確率を0.05と設定した。
図 6 は A 団地と S 団地における切土部と盛土(3)部および既存ボーリング地点付近で行った直線ア
レイ観測結果から求めた観測位相速度と理論位相

ここに，Hi，Vsi：層 i の層厚および S 波速度であ速度を示す。○で示す直線アレイ観測から求めらる。この関係を図 7 の位相速度曲線に適用し，図れた位相速度は，両団地とも周波数の増加ととも

8 のプロットで示す深さごとの S 波速度分布をに，位相速度が減少する正の分散特性を有し，比求めた。小嶋ら18）と同様に，図 8 で速度が急変す較的滑らかな分散曲線であることが確認できる。

る深さを参考に層境界を設定し，盛土層，沖積軟

表層の S 波速度を反映していると思われる高周

弱層，洪積層，風化層および基盤の 5 層からなる波数領域の位相速度に着目すると，A 団地では切初期 S 波速度モデルを設定した。ここで，盛土土部で270 m/s 程度であるに対し，盛土部では140

層と沖積軟弱層の層境界は，速度コントラストがm/s と明らかに小さい。一方の S 団地では，6Hz

小さく，厳密に層境界を決められないが，造成前付近では切土部で600 m/s，盛土部で350 m/s と速の写真や地形図より湿田地帯からなる軟弱層の存度差が大きいが，15Hz 以上の高い周波数領域で在が確認できるため， 2 層に区分した。なお，基速度差が小さく，切り盛り条件が直接反映されな

盤層の S 波速度は，対象地域の山体を構成する

い結果となった。図 6 の破線は，後述する初期 S

糸生層の PS 検層結果17）を参考に1800 m/s に固定

波速度モデルによる初期位相速度曲線を示し，実した。図 9 は，A 団地および S 団地のアレイ観測

線は，式（ 2 ）を最少化する S 波速度を，後述す地点における，図 8 の層境界より設定した初期 S

る遺伝的アルゴリズムを用いて最適化した S 波速

波速度を基に，最適化した S 波速度構造である。

度モデルによる理論位相速度曲線を示しており，

A 団地の切土部の表層の S 波速度は，盛土部の 3 ，アレイ観測から求められた観測位相速度を良好に

4 層に一致しており，この層は地山に相当すると

398

伊藤・小嶋：常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究

図6

アレイ観測から求めた位相速度と理論位相速度399

自然災害科学 J. JSNDS 38 -3（2019 ）

図7

波長ごとの Rayleigh 波位相速度

図8

深さごとの S 波速度分布

解釈できる。S 団地では，図 2 （a） に示す通り北

どの影響によるものと思われるが，これらを分離

東端部付近の⊠印でボーリング調査が実施されてすることは現状では難しい。

いる。図 9 における S 団地の〇印は，既存ボーリ
ング情報に道路橋示方書19）の方法を適用して推定した S 波速度を示している。N 値から推定した S

5. 3 H/V スペクトルの逆解析による地盤構造の推定法

波速度は，表層部においてアレイ観測（ボーリン

ここでは常時微動の H/V スペクトルに基づいグ付近）より推定した結果と概ね対応しているが，て，観測点の地盤構造を推定する方法20）を検討す

10 m 以深では，増加の傾向は一致しているもの

る。時松・新井 21）によれば，常時微動の H/V スの絶対値は小さい。最適モデルは図 6 で示した観

ペクトル比は，表面波である Rayleigh 波と Love

測位相速度を良好に再現していることから，上記

波からなり，両者の高次モードまで考慮することの結果は，地盤の傾斜，ボーリング地点と微動観により，卓越周期のみならず振幅特性も再現でき

測点の位置のずれ，N 値による回帰式等の限界なることを示している。本研究では，彼らの考え方

400

伊藤・小嶋：常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究に基づき，H/V スペクトルの振幅と増減を考慮す

周波数 f と f+df 間の H/V の傾きが正なら 1 ，負る次式で示す目的関数を最少化する，地盤各層のなら− 1 に 2 値化した傾きである。Rayleigh 波と層厚および S 波速度の初期値からの修正率を推Love 波を考慮した理論 H/V スペクトルの算出に定することにより，観測地点直下の一次元地盤構は斎藤・椛沢22）による Compound Matrix 法を用い，造の推定を行う。

Love 波のパワー比は0.7に固定し， 2 次モードまでを考慮した。式（ 4 ）の最少化には，前節と同様の遺伝的アルゴリズムを用いた。
(4)

表 1 は，A 団地および S 団地における初期地盤モデルである。初期地盤モデルは，前節の直線アレイから推定した S 波速度構造モデルを参考に，盛土層，軟弱層，洪積層，風化層および基盤から

こ こ に，H/VfO, H/VfC： 周 波 数 f（10Hz 〜0.3Hz）のなる 5 層モデルとする。なお，第 5 層の基盤は，観測および理論 H/V スペクトル比，σ：周波

深部地盤を考慮することで，表面波の再現精度が

数 f での H/V スペクトル比の標準偏差，GfO, GfC：

向上するという時松・新井21）の理論に従って付加O
H/V, f

図9

Rayleigh 波位相速度から求めた S 波速度構造表1
層厚 H(m)

初期地盤モデルS 波速度 Vs(m/s)

A 団地

S 団地

A 団地

S 団地

密度 ρ
(t/m3)

層厚の修正率

第 1 層／盛土層

5

5

140

160

1.8

0.3

第 2 層／軟弱層

3.5

6

170

150

1.8

0.3

第 3 層／洪積層

7.5

10

270

230

2.1

0.3

第 4 層／風化層

14.4

10

500

600

2.1

0

第 5 層／新第三紀基盤

0

0

1800

1800

2.4

0

地盤構造

401

自然災害科学 J. JSNDS 38 -3（2019 ）した。また，各層の S 波速度は前節の位相速度

ピーク周期より短周期側の山谷の位置は 1 ， 2 層

曲線に基づく逆解析結果である図 9 の値を参考にの層厚で変化する傾向にあることを確認してい設定し，上部 3 層の層厚を未知とし，その修正率る。

を，遺伝的アルゴリズムを用いて探索した。

図11は，図 1 （a） および図 2 （a） の二重線で示

対象地域全体の S 波速度構造の評価は，アレ

した A 団地 A 測線および S 団地 B 測線の推定断

イ観測点から最適化を開始し，推定された構造を面構造を示す。図の縦軸は現在の地盤面を基準と隣接観測点の初期モデルとして最適化を行うことしたときの深さを表しており，棒グラフは推定さを繰り返すことによって行った。推定開始地点は，れた盛土層，軟弱層および洪積層の厚さを示した

A 団地は AE4地点と S 団地は A17地点である。なものである。折れ線は等高線・標高地図を基にお，上記の手順で推定したモデルによる理論 H/V

GIS によって求められた造成前後の盛土高を参考

が観測 H/V を十分再現していないと判断された値として示している。H/V スペクトルの逆解析か

少数の地点では，観測 H/V スペクトルのピーク

ら推定された盛土層厚は，全体的に GIS の等高線・周期等を参考にして，初期地盤モデルの層厚を調

標高地図から求めた値に対応しているが，S 団地

整することも併せて行った。

の B05地点のように小さく見積もられている地点も見受けられた。このように切り盛り境界付近で

5. 4

推定地盤構造の不一致は他の調査断面でも同様に認められた。

図10は，A 団地の切土部および盛土部における，

この要因としては，理論 H/V スペクトルの算出

観測 H/V スペクトル（Observed）と，最適地盤モ

に際して設定している水平堆積構造の仮定が，切デルによる理論 H/V スペクトル（Optimized）のり盛り境界付近で成り立たないこと，GIS で用い比較の例である。両者を比較すると，振幅の絶対た古い地図の縮尺が 2 万 5 千分の 1 と大きく，盛値の再現性は十分とはいえないが，ピーク周期が土厚さの推定精度が低いことなどを挙げることが概ね再現されるとともに，短周期側の小さな山谷できる。

が対応していると判断できる。なお，紙面の都合

図12はすべての単点 3 成分観測点の最適構造に

でここでは示さないが，ピーク周期はインピーダ

ついて，表層から洪積層までの推定層厚の合計と，ンス比の大きな第 3 層下面までの深さに依存し，

H/V スペクトルの卓越周期との相関である。図 5

図10H/V スペクトルの最適化例

402

伊藤・小嶋：常時微動観測に基づく盛土造成地の地盤構造の推定に関する事例研究

図11

図12

推定した層厚分布

洪積層までの深さと卓越周期の関係に示した GIS から求めた切り盛り厚さと卓越周の等高線・標高地図から算出した盛土分布を，図期の関係と比較して，明らかに高い相関が認めら

13（b） は微動観測結果を用いて逆解析により推定れる。図 5 と図12の結果から，切り盛り造成地のした盛土分布を示す。両者の比較において，細部卓越周期は，切り盛り厚さのみならず，造成前のの輪郭は一致度が低い部分が認められるものの，軟弱層や洪積層の影響に依存していること，図12

谷筋を造成した 2 組の長い盛土分布を概ね再現しの近似式に 4 分の 1 波長則を適用し，平均 S 波ており，全体傾向は類似していると判断できる。

速度を想定すれば，硬質地盤（ここでは風化岩層）までの深さの概略値が得られることを示唆していると考えられる。

6 ．おわりに本研究では，福井県内の谷埋め盛土造成地の盛次に H/V スペクトルに基づく推定構造の空間

土部と切土部を対象に，機動性の高い常時微動観補間を行い，対象地域全体の 3 次元地盤構造を求測を実施し，分析対象を短周期（短波長）領域にめた。図13は，A 団地における GIS の空間補間に限定してアレイサイズを小さくするとともに，得より求めた盛土分布であり，図13（a） は造成前後られた S 波速度構造を，詳密に実施した単点観403

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図13

盛土分布の比較（A 団地）

測点の地盤構造に順次連結することで不連続な山
麓造成地の切り盛り分布や地下構造を推定する方

結果，標高データに基づく切り盛り分布と概ね近い構造が推定できる可能性がある。

法を提案した。本提案を用いた単点三成分観測と4 ）卓越周期の微動特性は，盛土層のみを対象と直線アレイ観測結果から，造成地の振動特性，盛した場合，卓越周期と盛土厚さの明瞭な関係は

土層厚および S 波速度構造を推定し，標高デー

認められなかったが，基準深さを洪積層下部とタとの比較からその妥当性を検証した。以下に得することによって，卓越周期と推定地盤の明瞭られた結果を示す。

な線形関係が確認できた。

1 ）微動 H/V スペクトル比から得られた卓越周期

本論文で示した微動観測法は，比較的短時間では，切土部で短く盛土部で長い傾向が認められの観測が可能であるため，広い範囲で詳密な観測

たが，盛土厚さと単純な線形関係で表すことはに対応できる長所を有している。一方，微動からできないようであり，盛土地盤下部の S 波速求められる卓越周期や S 波速度情報は， 3 次元度構造の影響を加味する検討が必要であること

構造の影響が避けられず厳密なものではないが，が確認された。

切り盛り条件と大きな矛盾がないことが確認でき2 ）提案する直線アレイ観測法に拡張空間自己相た。以上の得失から，本提案手法は，厳密な地盤

関法を適用した結果，両団地とも周波数の増加調査を行う地点の選別，評価結果の補間などに活とともに，位相速度が減少する正の分散特性を用し，地盤変動予測調査の経済性や信頼性の向上

有し，最適化された S 波速度構造による理論に資する可能性があると考える。

値と観測結果を良好に再現していることが確認できた。
3 ）すべての単点三成分観測点に対し，H/V スペ
クトル比をターゲットとする逆解析を行い，谷埋め盛土全体の S 波速度構造の推定を試みた

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（投 稿 受 理：平成30年 8 月 7 日
訂正稿受理：平成31年 3 月17日）

旨

近年，盛土造成地の地震被害が顕在化している。本研究では，常時微動の直線アレイ観測と単点 3 成分観測に基づき，盛土造成地全体の地下構造を推定する方法を提案し，福井県内の 2
個所の谷埋め盛土造成地に適用した。その結果，造成地の微動卓越周期は，盛土層厚と単純な線形関係で表すことができず，盛土層下部の S 波速度構造の影響を加味する必要があることを確認した。また，直線アレイ観測から地盤条件と矛盾のない Rayleigh 波位相速度が算出され，その位相速度を基に S 波速度構造を求めた。さらに，微動観測点から得られた H/V スペクトル自然災害科学 J. JSNDS 38 -3（2019 ）をターゲットとする逆解析により，盛土層厚ならびにそれより下層の地下構造の推定を行った。
最後に，各観測点で得られた地下構造を空間補間することによって，造成地全体の地下構造を推定した。推定地下構造を既存の標高データと比較し，その妥当性を検証した結果，本提案手法は，盛土造成地全体の地下構造を概ね推定できることが示された。

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