5-1 浅部・深部統合地盤モデルの作成

5-1 浅部・深部統合地盤モデルの作成
藤原広行 （防災科学技術研究所）

1. 研究の目的
地震による強い揺れ（強震動）は、地盤の違いにより大きく変わります。従って、強震動を予測する上で、詳細な地盤モデルを作成することはとても重要です。東北
日本の日本海側に位置する新潟県、山形県および秋田県（以下では、三県と記します）は、沿岸部には大規模平野が、内陸部には盆地が存在します。本サブテー
マでは、ひずみ集中帯で発生する地震による強震動を予測するため、このような複雑な地盤構造を有する三県を対象として地盤モデルを作成しました。
図 1 浅部地盤と深部地盤。

2. ボーリングデータの収集とデータベース化
地盤調査などによって得られたボーリングデータは、地盤モデルの作成において非常に重要であり、その数が多いほど詳細なモデルを作成することができます。そこで、三県ならびに三県内の市町を訪問し、公共工事などで実施したボーリング調査のデータ提供を依頼しました。本研究が実施された 5 年間で上記自治体よりご提供いただき、新たにデータベースに登録したボーリン
グデータは、新潟県で 4,758 本、山形県で 1,844 本、秋田県で 2,556 本にのぼります（ただし、他の研究等により得られたものも一部含まれています）。これらのデータは、後述の浅部地盤モデルの作成とその改良に活用しました。

3.1 深部地盤モデルの作成
深 部 地 盤 モデルは、藤 原ほか（2006） 1) による地 質構造などに基づいて作成した全国深部地盤構造モデ
ルを基に、K-NET や KiK-net の観測点で得られた強震動記録の後続波部分の H/V スペクトル比を説明できるように、各層の厚さを修正しました。また、新潟県地域については、地震動シミュレーションも用いて修正された
引間ほか（2007） 2) によるモデルを取り込みました。このモデルは、約 1km 四方のメッシュごとに作成しており、地震調査研究推進本部による「全国地震動予測地図」
3)の作成にも利用されています。
3.2 浅部地盤モデルの作成
本研究で収集したほか、国土交通省など他機関により別途公開されているボーリングデータを用いて、工学的基盤（ここでは、S 波速度 500 または 600m/s）以浅の浅部地盤モデルを作成しました。このモデルは、約250m 四方のメッシュごとに作成しています。このとき、ボーリングデータの無いメッシュについては、微地形区分（若松・松岡、2008 4) ）が同じである最も近いメッシュのボーリングデータを利用しました。一方、強震動予測に必要となる S 波速度の情報は、ほとんどのボーリングデータで得られていません。そこで、ほぼ全てのボーリングデータで情報が得られている N 値を用いて、N 値が 50以上となる層の上面を工学的基盤とし、それより浅い部分については経験的な関係式（大井ほか、2006 5) ）から各層の S 波速度を設定しました。このようにして作成した浅部地盤モデルと 3.1 で作成した深部地盤モデルを合わせることにより、浅部と深部を統合したモデルを作成しました。ここでは、三県における最初のモデルということで、「初期モデル」と呼ぶことにします。

3. 地盤モデルの作成
これまでの研究 等 のほとんどにおいて、強 震 動 を予測するための地盤モデルは、S 波速度が 3000m/s 程度以上の地震基盤から S 波速度が 400～700m/s 程度の工 学 的 基 盤 までの「深 部 地 盤 」と工 学 的 基 盤 以 浅 の「浅部地盤」のモデルが別々に作成されてきました（図1）。深部 地盤 は三 次元的 な複雑 さが浅 部地 盤 と比 べて小さいと考えられるため、一方、浅部地盤は近い地点であっても大きく異なる場合もあるため、これまでは強震動を予測する地点での一次元のモデルが作成される場合が多く、三次元的なモデルはほとんど作成されていません。しかしながら、地震被害に大きく影響を及ぼすとされる周期 1 秒前後の地震動は、浅部地盤、深部地盤のいずれによっても増幅される可能性があります。従って、両方の影響を評価できる一つのモデルを作成する
ことは、強震動を予測する上でも非常に有用です。そこで本研究では、浅部地盤モデルと深部地盤モデルを統合した「浅部・深部統合地盤モデル」を作成しました。
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5-1 浅部・深部統合地盤モデルの作成

3.3 地盤モデルの高度化に関する検討
前述の初期モデルの高度化を目的として、地震動が大きく増幅される平野部、盆地部を対象として、高密度な微動観測 を実施しました。微動の観 測記録から、地震動の中でレイリー波と呼ばれる波の位相速度の分散曲線（周期別の波が伝わる速度の分布）を求め、初期モデルから理論的に計算される分散曲線と比較しました。その結 果 、両 者 の一 致 度 が悪 い地 点 があることが確認され、初期モデルでは強震動の予測精度が不十分な地域があることが分かりました（図 2 赤丸と黒線）。
続いて、三県の中で最もデータが多い新潟県地域を対象として、初期モデルを修正しました。まず、浅部地盤モデルについて、新潟地盤図等を参照して、地質学的見地に基づき 3 次元的な連続性を考慮した「地質層序モデル」を作成しました。また、ボーリングデータのうち PS 検層データについて再検討し、S 波速度 500m/sと仮定していた浅部地盤初期モデルの基底面を300m/s に修正するとともに、深部地盤モデルの最上面との間に S 波速度 300m/s および 400m/s の二つの層を追加しました。さらに、微動観測により得られたレイリー波の位相速度の分散曲線が合うように、各層の厚さやS 波速度をさらに修正しました。その結果、地質層序モデル作成の時点で大幅に修正され、NIGA01 ではさらに修正されました（図 2）。このことは、地質層序モデルを作成することが精度の高い地盤モデルの作成にきわめて重要であることを表しています。このような地質層序モデルの作成には、多数のボーリングデータだけでなく、地質的な情報や知見も必要です。

び秋田県については初期モデルのままであり、新潟県地域と比べて精度が十分とは言えません。より多くのボーリングデータや地震記録、微動記録により、今後もモデルを修正していくことが必要です。

図 3 本研究で最終的に作成された三県の浅部・深部統合地盤モデルにおける工学的基盤上面の深さ分布。

参考文献
1) 藤原広行ほか：強震動評価のための深部地盤構造
全国初期モデル，第 12 回日本地震工学シンポジウ
ム論文集，pp.1466-1469，2006．
2) 引間和人、鈴木晴彦、三宅弘恵、古村孝志、纐纈
一起：新潟地域の 3 次元速度構造一次モデルの構
築，日本地震学会講演予稿集，2007 年度秋季大会，
D22-01，2007．
3) 地 震 調査研 究 推 進 本部 地 震 調 査委 員 会：全 国地
震動予測地図，平成 21 年 7 月，2009．
4) 若松加寿江、松岡昌志：地形・地盤分類 250m メッシュマップ全 国 版 の構 築 ，日 本 地 震 工 学 会 大 会 －2008 梗概集，pp.222-223，2008.
5) 大井昌弘、藤原広行、遠山信彦：強震動評価のための南関東地域の浅部地盤初期モデル，第 12 回日
本地震工学シンポジウム論文集，pp.318-321，2006.

図 2 レイリー波 の位 相 速度 の分散 曲 線（赤丸 ：観測記録、黒：初期モデル、青：地質層序モデル、桃：最終モデル）。

4.

まとめ
本研究により、自治体より提供していただいた多数のボーリングデータや微動観測データなどを用いて、地震
基 盤 以浅 全体 を含 む、新潟 県 、山 形県 および秋田県の浅部・深部統合地盤モデルを作成することができました（図 3）。新潟県については、地質層序モデルの作成と微動 観測 データによる初期モデルの修正ができまし
たが、震源断層そのものが地盤モデルに考慮されていないなどの課 題 が残 されています。一 方 、山 形 県 およ86