工学院大学建築系学科卒業論文梗概集
久田嘉章研究室 2010 年度

理論的手法による強震動予測手法ベンチマークテストに関する研究
D3-06402 池田

1．はじめに
近年、強震動地震学が急速に発展し強震動予測手法は優基4．現時点での結果
モデル概要と提出状 況

4．1「レシピ」や「強震波形の作成法」として体系化されつ提出された波形（提出状況は後述する）の比較を表 1

つある。一方、工学分野においてもその成果を応用し、の全てのモデル（各モデルの全観測点・3 成分の波形 ）多くの強震動シミュレーションが行われ、入力地震動のについて行った。なお、本報では T41、T43 モデルに つ策定などに応用されている。しかしながら同じ地震･観 測いて言及する。

点を対象としていながら、用いた手法や計算コードによ

表 1 に今回述べるステッ プ 4 の 4 種の面震源のモデ ルり得られた結果には大きな差異が生じる場合があること一覧を示す（以降、それぞれ T41 モデル、T43 モデル とが報告されている。

呼称）。今年度の本ベンチマークテストで検討される T41、上記の背景を踏まえ、強震動地震学分野の研究者・実T43 モ デ ル 図 を 図 1 に 、 物 性 値 を 表 2 に そ れ ぞ れ 示 す 。

務者の方々から参加を募り、同一条件のモデルの下で
表1

様々な手法による解析結果の比較を行い、それらの適用範囲（計算可能な振動数、震源距離、盆地や地形効果の本ベンチマークテストモデル一覧

モデル名 地盤

震源Q値 有効振動数

破壊伝播

T41

二層横ずれ断層（上端深さ2 km：中村-宮武関数)

有り

0～5Hz

1km2間隔一定

影響など）やバラツキを検討していくベンチマークテス

T42

二層横ずれ断層（上端深さ2 km：中村-宮武関数)

有り

0～5Hz

1km2間隔ゆらぎ

トを 2009 年から 2011 年の 3 年計画で実施する。

T43

二層横ずれ断層（上端深さ2 km：中村-宮武関数)

有り

0～5Hz

連続

T44

二層横ずれ断層（上端深さ0 km：中村-宮武関数)

∞

0～5Hz

連続

本ベンチマークテストは先行研究である PEER/SCEC
プロジェクト・Day 他によ る数値解析手法の Code Test

UDX (North)（以下、SCEC）を踏襲し 行われる 1) 。

1 km
2 km
4 km

本ベンチマークテストでは、強震動予測における代表的な手法である 3 手法、理論的手法(波数積分法、離散化波数法、薄層法など)、統計的手法、数値解析手法(差tan-1(3/4)

EW
Y (East)6 km

分法、有限要素法など )を対象として実施されている。なお、本報では理論的手法についての検証を行っていく。

NS

観測点の測線(－100 km から+100 km まで)

Layer 1
Layer 2(Half-Space)

震源(0,1,4) km

Z (Down)

図1

T41、T43 モデル図(震源深さ 4km)

2．研究の流れ①．理論的手法で計算した結果を工学院大学の結果とし、表2

SCEC と比較することで 理 論的手法の基準となる結果の精度を確認する。なお、この確認は前年度で既に行われている 2) ため、本報では省略する。
②．本ベンチマークテスト参加者の方々から理論的手法

T41、T43 モデルの物性値

厚さ

12

1,000

4,000

2,000

2,60040f

40f

∞

6,000

3,464

2,70070f

70f

(半無限)

P波速度(m/s) S波速度(m/s)

密度(kg/m2 )層P波Q値 S波Q値について提出していただいた計算結果を工学院大学の結果と比較する。
③．②を踏まえ、結果に差異が生じる要因を検討する。

断層長さは 8、幅は 4、震源深さは 4（km）。断層の走行角は 90 度、傾斜角は 90 度、すべり角は 180 度である。
断層面に記された太矢印は破壊伝播の進行方向を表して

3.理論的手法について
理論的手法とは断層モデルの理論に基づいて震源特性いる。T41 モデルは破棄伝 播を 1km 2 間隔一定、 T43 モデルは連続としている。

を求め、地震波の伝播特性と表層地盤の増員特性を弾性

観測点は y 軸から x 軸に tan -1 (3/4)傾いた地点に、±2、波動論により理論的に評価が行われ、計算には断層震源±6、 ±10、 ±30、 ±50、 ±100km の 12 地点に設けられ てモデルと震源パラメーターの設定が必要である。主に波いる。出力波形は速度波形で、NS 成分、EW 成分 、 そ数積分法、離散化波数法、薄層法などが挙げられる 3) 。

して上下成分の 3 成分である。

2.5

理論的手法に関しての参加者、手法を表 3 に示す（参+010(NS)破壊伝播加者の実名は伏せる）。工学院大学と C 社は同じ手法で

2

表3ステップ 4 参加者と手法

本報
B大学
C社（建設会社）
波数積分法 3次元薄層法
波数積分法

手法

本ベンチマークテス ト参加者の結果と比較・検討

4．2

本ベンチマークテスト参加者との比較を図 2、図 3、Velocities(m/s)

解析を行っている。

1.5
破壊伝播2000m2間隔

1
破壊伝播1000km2間隔(T41)0.5
破壊伝播500m2間隔(T43)

図 4 に示す。図 2 は T41 モデル、図 3 は T43 モデル の0それぞれの+010km 波形の NS 成分速度波形である。 な

0お、工学院大学と C 社は同じ手法で解析を行っている。

図4

比較の際は 0～5Hz のロ ー パスフィルターを全波に施しモデル・物性値であるにもかかわらず両者には違いが見られる。これは破壊伝播の違いであると考えられる。図4（観測点+010km の NS 成分速度波形）、図 5（観測点+010km の NS 成分フー リ エスペクトル）は同観測点において破壊伝播を変え比較したものだが、破壊伝播が連続（間隔が狭まる）になればなるほど速度波形は滑らか

68time(s)10

観測点+010km 速度波形（NS）

10.010.1

fourier spectrum(m/s*s)

者方の提出状況、手法はほぼ良好である。図2、図 3 を見比べてみると、同じ4+010(NS)破壊伝播ている。
図 2、図 3 ともにそれぞれ参加者ごとの波形の一致度

2frequency(Hz)

0.1

1

10100

0.010.001
0.0001

破壊伝播2000m2間隔
破壊伝播1000m2間隔(T41)

0.00001

破壊伝播500m2間隔(T43)0.000001

図5観測点+010km フーリエスペクト ル波形（NS）になり、フーリエスペクトル の振幅が小さくなっている。
破壊伝播の間隔が狭まると、破壊を受ける小断層も多くなり、小断層一つ一つの破壊の影響をキメ細かく表現できるため、図 4 のような違いを生み出している。
及ぼしているのがわかる。

Velocities(m/s)

致したこと、破壊伝播の違いが波形に影響を及ぼすことがわかった。
今後は今回行った手法の再検証を行っていくとともに、T41+010(NS)1.5

ステップ 4 に続く、自由度の高いブラインドプレディクション（観測データを伏せ、地震動を予測）を行い検討

本報していく。そして波形データ等を公開することで多くの1

実務者に信頼性の高い強震動予測手法を使用可能とするB大学ことを目指す。

0.5
C社（建設会社）

00
図22468time(s)10本研究は、文部科学省・科学研究費補助金・基盤研究（B）と検証」の研究助成で行われています。

T43+010(NS)

多くの参加者方にご協力をいただいたことを、ここに記し、感謝の意を表します。

0.6

本報

参考文献

0.4
B大学

1) Final_Report_1A01.pdf

PEER/SCEC プロジェク ト

Code Test、 2000 年 Day 他

0.2
C社（建設会社）

2) 松本俊明：強震動予測手 法ベンチマークテストに関する研究、2009 年度卒業論文

00
図3

謝辞
「設計用入力地震動作成のための強震動予測手法の適用

T41 モデル観測点+010km 速度波形（NS）

0.8Velocities(m/s)

今回は①～③の流れでステップ 4 のベンチマークテストを行った。その結果、各参加者の結果は基本的には一

これらにより、破壊伝播の違いが波形に大きな影響を

25．まとめと今後の研究方 針2468time(s)T43 モデル観測点+010km 速度波形（NS）

103) 日 本建 築学会 :最 新の地 盤震動 研究を 活かし た強 震 波形の作成法、2009 年