３．５

強震動予測高度化のための調査研究

３．５．１

浅部・深部統合地盤モデルの作成

目

次(1)

業務の内容・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・344(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ５か年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成２０年度
2) 平成２１年度
3) 平成２２年度
4) 平成２３年度
5) 平成２４年度(e) 平成２３年度業務目的(2)

平成２３年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・345(a) 業務の要約(b) 業務の実施方法
1) 自治体所有の地盤に関する情報の収集
2) 秋田県地域の浅部地盤初期モデルの作成
a) ボーリングデータの選定b) メッシュでの代表柱状データの採用
c) 物性値の設定
3) 浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討(c) 業務の成果
1) 自治体所有の地盤に関する情報の収集
2) 秋田県地域の浅部地盤初期モデルの作成
3) 浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討(d) 結論並びに今後の課題(e) 引用文献(f) 成果の論文発表・口頭発表等(g) 特許出願，ソフトウエア開発，仕様・標準等の策定(3)

平成２４年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・348

343

(1)

業務の内容

(a) 業務題目

浅部・深部統合地盤モデルの作成(b) 担当者
所属機関

役職

氏名

メールアドレス

独立行政法人防災科学技術研究所
社会防災システム研究領域

領域長

藤原広行

河合伸一

主任研究員

青井真

主任研究員

功刀

卓

社会防災システム研究領域 災害リ 主任研究員

中村洋光

社会防災システム研究領域 災害リ 主任研究員

fujiwara@bosai.go.jp

スク研究ユニット
観測・予測研究領域 地震・火山防災研究ユニット
同
スク研究ユニット
同主任研究員

森川信之

同契約研究員大井昌弘

同契約研究員

はお憲生

同契約研究員長谷川 信介

同

契約研究員

内藤昌平

同

契約研究員

前田宜浩

(c) 業務の目的
ひずみ集中帯で発生する地震に対する強震動予測の高精度化のため、新潟県から秋田県に至る日本海側の平野部において、自治体等が所有する既存の地下構造調査データの収集、微動観測、ボーリング調査等を実施し、浅部地盤モデルを作成する。さらに、当該地域での浅部地盤モデルと地震動予測地図作成の一環として構築されている深部地盤全国モデルを統合し高度化することにより、浅部・深部統合地盤モデルを作成する。
(d) ５か年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）
1) 平成２０年度：新潟・山形・秋田地域で、自治体等が所有している地盤に関する情報の調査を行い、ボーリングデータ等の収集を実施し、当該地域での浅部地盤モデル作成に向けたデータ整備を行った。当該地域における深部地盤モデルを K-NET 等により得られている観測記録及びシミュレーションを用いて高精度化した。
2) 平成２１年度：新潟県、山形県、秋田県内の自治体が所有するボーリングデータを収集し、データベースへの登録を行った。また、山形県、秋田県内の震度観測点及び強震観測点において、単点の微動観測を実施し、得られた観測記録等をデータベースに登録することにより、浅部地盤モデル作成のための基礎データの整備を行った。新潟県を対象として、既存のボーリングデータ等を用いて浅部地盤初期モデルを構築し、平成 20 年度に作成した深部地盤全国モデルと合わせることにより新潟県地域の浅部・深部統合地盤モデルを作成344

した。さらに、新潟市から長岡市にかけての地域を中心として微動のアレー及び単点観測を実施し、その解析結果から、浅部・深部統合地盤モデルの高度化へ向けた検討を行った。
3) 平成２２年度：新潟県及び山形県の自治体より、所有するボーリングデータの提供を受け、電子化及びデータベースへの登録を行った。山形県地域の浅部地盤初期モデルを作成し、平成 20 年度に作成した深部地盤全国モデルと合わせることにより当該地域の浅部・深部統合地盤初期モデルが作成された。新潟県地域において高密度な微動観測を実施し、その観測データを基に平成 21 年度に作成した新潟県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルの検証を実施した。その結果、モデルの改良が必要な地域が認められたため、今後初期モデルの高度化を進める。
4）平成２３年度：秋田県地域での浅部地盤モデル作成を実施し、深部地盤モデルと統合し、浅部・深部統合地盤モデルを作成する。このため、既存データの収集を継続すると同時に、微動観測、ボーリング調査を実施する。
5）平成２４年度：前年度までに作成された各地域での浅部・深部統合地下構造モデルを接続し、ひずみ集中帯における浅部・深部統合地盤モデルを作成する。このため、既存データの収集を継続すると同時に、微動観測、ボーリング調査を実施する。
(e) 平成２３年度業務目的
秋田地域等で自治体等が所有している地盤に関する情報の調査・収集を引き続き行う。
これらのデータを基に、秋田県地域の浅部地盤初期モデルを作成する。また、新潟・山形県地域において浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討を行う。そのため、山形県地域において微動観測を実施する。
(2)

平成２３年度の成果(a) 業務の要約
秋田県及び山形県の自治体より、所有するボーリングデータの提供を受け、電子化のための整理を行った。秋田県地域の浅部地盤初期モデルを作成し、平成 20 年度に作成した深部地盤全国モデルと合わせることにより当該地域の浅部・深部統合地盤初期モデルが作成された。新潟地域の浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討として、一部地域を対象として平成 22 年度に追加されたボーリングデータも含めて地質層序を読み取り、浅部地盤モデルを修正すると共に、山形県地域において高密度な微動観測を実施し、その観測データを基に平成 22 年度に作成した山形県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルの検証を実施した。
(b) 業務の実施方法
1) 自治体所有の地盤に関する情報の収集
秋田県庁、秋田市、由利本荘市、湯沢市、大仙市、男鹿市、能代市（以上、秋田県）及東根市、南陽市、上山市（以上、山形県）を訪問し、所有しているボーリングデータの提供を依頼した。
2) 秋田県地域の浅部地盤初期モデルの作成
345

これまでに収集したボーリングデータ等により、秋田県の浅部地盤モデル（N 値が 50 以上の基準面以浅）を標準地域メッシュの 4 分の 1 地域メッシュ（約 250 m 四方）毎に作成する。用いたボーリングは、本研究等で収集したものに他機関で収集、公開されているデータを加えた計 3,466 本である（図 1、P349）。モデルの作成手法は大井ほか（2006）1) 及び埼玉県（2008） 2) に従っており、ここではその概略を以下に述べる。
a) ボーリングデータの選定① ボーリング資料位置での地形区分を地形・地盤分類 250 m メッシュマップ全国版 3)より判定する。
② すべてのボーリングデータについて、沖積層と洪積層の境界深度を判定する。
③ すべてのボーリングデータについて、N 値 50 の基盤深度を判定する。
④ 各メッシュ内の地形区分毎の代表柱状データを選定する。ボーリングデータが複数ある場合には、掘進長が最も長いものを採用する。
b) メッシュでの代表柱状データの採用① 各メッシュ内にボーリング資料があるかを判定する。
② ある場合には、上記の基準 a)-③ により代表柱状を採用する。
③ ない場合には、メッシュを代表する地形区分を同じ地形区分で、上記 a) で選定された資料から、最も近いデータを代表柱状として採用する。
④ ③で採用した代表柱状データが N 値 50 の基盤に達しているか確認する。
⑤ ④で N 値 50 の基盤に達していないと判定された場合、最下層の層構造を N 値 50 の基盤まで延長をする。
⑥ ④⑤で採用した代表柱状については、メッシュで設定した沖積－洪積境界深度及び N値 50 の基盤までの層厚に合うように、各層の層厚を調整する。
c) 物性値の設定
S 波速度と N 値の経験的関係式 1) （図 2、P349）から、各層の S 波速度を設定する。
3) 浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討
平成 21 年度の検討結果において、微動観測結果より得られたレイリー波の位相速度の分散曲線と初期モデルによる理論分散曲線とに乖離が見られた新潟・長岡地域を対象として、新潟地盤図の沖積層基底コンターを用いて、沖積層下部層の下端（工学的基盤上面）の深度分布を見直すと共に、平成 22 年度に追加されたボーリングデータを含めて地質層序を読み取り、250 m メッシュに補間することにより浅部地盤初期モデルを修正する。
山形県内において、微動観測を単点 431 地点及びアレー459 地点（図 3、P350）で実施した。単点観測は 1 地点あたり 20 分以上計測する。アレー観測については、自治体震度計或いは K-NET 観測点を中心として半径 100 m、200 m、400 m の 10 点で構成される三角アレーと 25m 間隔の 7 点で構成される L 字型アレーを実施し、計測時間は三角アレーで 70 分、L字アレーで 30 分とする。得られた記録を微動データベースに納めると共に、レイリー波の位相速度の分散曲線を算出し、平成 22 年度に作成した山形県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルから求められる理論分散曲線と比較することにより、初期モデルの妥当性を検証する。

346

(c) 業務の成果
1) 自治体所有の地盤に関する情報の収集
本業務の対象である新潟県、山形県、秋田県について、今年度自治体より提供されたボーリングデータの数を表 1（P349）に示す。ただし、この中には判読が難しい、位置情報が不明である、N 値の記述が無い等の理由により、電子化及び浅部地盤モデル作成に用いることができないものが半数以上含まれている。
2) 秋田県地域の浅部地盤初期モデルの作成
先に述べたデータ、手順により作成した秋田県地域の浅部地盤初期モデルについて、地盤による地震動増幅特性に関連する指標とされる表層 30 m の平均 S 波速度（AVS30）の分布を、微地形区分に基づくもの 4) と比較して図 4（P350）に示す。本研究で作成されたモデルでは、平野部における AVS30 が微地形によるものと比べて大きくなっている。図 5（P351）に示す位置での断面の土質構造を図 6（P352）に示す。平成 20 年度に作成された
深部地盤全国モデル 5) と合わせることにより、秋田県地域の浅部・深部統合地盤モデル（初期モデル）が作成された。
3) 浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討
新潟県地域について、先に述べた方法により修正したモデルの工学的基盤までの深度およびモデルより求められる深さ 30 m までの平均 S 波速度（AVS30）と初期モデルによるものとの比較を、新潟・長岡地域周辺を例として図 7（P353）に示す。修正モデルは、平野部において初期モデルよりも AVS30 が大きくなっている一方、山間部では反対に小さくなっている。今後、さらに平成 21 年度に実施した微動観測結果に基づいた修正を行う。
今年度実施した山形県地域の微動アレー観測データより得られたレイリー波の位相速度の分散曲線と平成 22 年度に作成した当該地域の浅部・深部統合地盤初期モデルより求められる理論分散曲線との比較の例を図 8（P354）に示す。なお、理論分散曲線はレイリー波の 4 次モードまで考慮している。YMTA33 や YMTA36 など、観測と理論が良く対応している点については初期モデルが概ね妥当であると言える。一方で、YMTA26 の周期 1 秒付近のように、観測と理論との間に乖離が見られる点には、強震動予測における精度が十分得られないことを示唆している。このような乖離の要因として、浅部地盤の初期モデルにおいて、微地形区分に基づく補間を行っていること、浅部地盤と深部地盤を別々に作成しているため、その接続部をはじめとして、両者の全体を通したモデル化の精度が不十分であることが考えられる。
(d) 結論ならびに今後の課題
これまでに得られたボーリングデータ等を基に、秋田県地域の浅部地盤初期モデルを作成した。山形県地域において高密度な微動観測を実施し、平成 22 年度に作成した浅部・深部統合地盤初期モデルの検証を行った結果、強震動予測の精度が十分に得られないことが懸念される地域が一部で見受けられた。
今後、初期モデル作成後に追加されたボーリングデータ等も利用して微動観測結果にできる限り合うように初期モデルを高度化（チューニング）する作業を進めていく。また、347

秋田県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルについても同様の手法で作成していることから、強震動予測における精度が十分に得られていない地域が存在する可能性がある。そのため、秋田県地域についても高密度な微動観測を実施し、初期モデルの検証を実施する必要がある。
(e) 引用文献
1) 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．
2) 埼玉県：平成 19 年度埼玉県地震被害想定調査報告書，2008．
3) 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高知区，日本地震工学会大会－2008 梗概集，pp.222-223，2008．
4) 松岡昌志，若松加寿江：地形・地盤分類 250m メッシュマップ全国版に基づく地盤のゆれやすさデータ，産業技術総合研究所，知的財産管理番号 H20PRO-936，2008．
5) 藤原広行，河合伸一，青井真，森川信之，先名重樹，工藤暢章，大井昌弘，はお憲生，
早川穰，遠山信彦，松山尚典，岩本鋼司，鈴木晴彦，劉瑛：強震動評価のための全国深部地盤構造モデル作成手法の検討，防災科学技術研究所研究資料第 337 号，2009．
6) 中央防災会議：第 16 回東南海・南海地震等に関する専門調査会

参考資料 2，2003．

(f) 成果の論文発表・口頭発表等
著者

題名

発表先

発表年月日

先名重樹，長谷川信介，内新潟県における微動観

日本地球惑星科学

平成 23 年 5藤昌平，前田宜浩，藤原広測による浅部・深部統

連合 2011 年大会

月 26 日行（ポスター発表）

合地盤モデルの検討

森川信之，先名重樹，大井

新潟県地域の浅部・深日本地球惑星科学

平成 23 年 5連合 2011 年大会

月 27 日昌弘，藤原広行 (口頭発表) 部統合地盤モデル(g) 特許出願，ソフトウエア開発，仕様・標準等の策定
1) 特許出願
なし
2) ソフトウエア開発
なし
3) 仕様・標準等の策定なし(3)

平成２４年度業務計画案

自治体等より提供を受けたボーリングデータについて、デジタル化しデータベースに登録する。また、微動計を用いて秋田県地域において微動観測を実施し、新潟県・山形県地域とあわせて、浅部・深部統合地盤モデルの高度化の検討を行い、三地域のモデルを統合する。

348

表1

平成 23 年度に自治体より提供されたボーリングデータ（紙または PDF によるもの）。

平成 23 年度収集分

図1

新潟県

山形県

秋田県

02084474

浅部地盤モデルの作成に用いたボーリングデータ（左）及び微地形区分 3) （右）。

図2

大井ほか（2006） 1) による S 波速度と N 値の関係。

349

図3

図4

山形県地域で実施した微動の単点観測（左）及びアレー観測地点（右）。

作成された浅部地盤モデルから求めた AVS30（左）及び微地形区分に基づいて設定されている AVS30 4) （右）。

350

図5

図 6（P352）で秋田県地域の浅部地盤モデルにおける断面を示す位置。右図は左図の赤枠内を拡大したもので、赤線はそれぞれ秋田県庁を含むメッシュを通る東西（A-A'）及び南北（B-B'）のラインを表す。

351

図6

秋田県地域の浅部地盤モデルにおける断面の土質構造の例。A-A'（左）は秋田県庁を含むメッシュの東西方向、B-B'（右）は同メッシュを含む南北方向の断面で位置の詳細は図 5（P351）を参照。縦軸の数値は標高（m）を表す。

352

図7

新潟・長岡地域における浅部地盤修正モデルによる工学的基盤深度（左上）と AVS30（左下）及び初期モデルによる AVS30（右下）。

353

図8

微動アレー観測より求められたレイリー波の位相速度の分散曲線（赤丸）と平成 22

年度に作成した山形県地域の浅部・深部統合地盤初期モデルより求められる理論分散曲線（黒線）との比較の例。

354