３．５

強震動予測高精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・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・288(a) 業務題目(b) 担当者(c) 業務の目的(d) ５ヵ年の年次実施計画（過去年度は、実施業務の要約）(e) 平成２１年度業務目的(2)

平成２１年度の成果・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・289(a) 業務の要約(b)業務の成果
1) 浅部地盤モデル作成のためのデータ整備
a) ボーリングデータの収集b) 強震観測点における微動観測2) 新潟県の浅部・深部統合地盤モデル作成
3) 浅部・深部統合地盤モデル高度化の検討(c) 結論ならびに今後の課題(d) 引用文献(e) 学会等発表実績(f) 特許出願、ソフトウエア開発、仕様・標準等の策定(3)

平成２２年度業務計画案・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・292

287

(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

独立行政法人防災科学技術研

プロジェクト究所

ディレクター藤原 広行

防災システム研究センター

主任研究員

河合 伸一

同

主任研究員

青井 真

主任研究員

功刀 卓

主任研究員

中村 洋光

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

プリード ネルソン

同

契約研究員

工藤 暢章

地震研究部
同
防災システム研究センター

メールアドレス
fujiwara@bosai.go.jp(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ヵ年の年次実施計画
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・山形・秋田地域での自治体等が所有している地盤に関する情報調査を平成 20 年度に引き続き行う。さらに新潟県を対象として、強震観測点等における微動アレー探査及び観測点以外の地点での単点微動観測を実施し、平成 20 年度に作成した深部地盤モデルや収集した資料とあわせ、当該地域における浅部・深部統合地盤モデル作成を行う。
3) 平成２２年度：山形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。
4) 平成２３年度：秋田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、
288

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２１年度業務目的
新潟・山形・秋田地域での自治体等が所有している地盤に関する情報調査を平成 20 年度に引き続き行う。さらに新潟県を対象として、強震観測点等における微動アレー探査及び観測点以外の地点での単点微動観測を実施し、平成 20 年度に作成した深部地盤モデルや収集した資料とあわせ、当該地域における浅部・深部統合地盤モデル作成を行う。
(2) 平成２１年度の成果(a) 業務の要約
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あ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。
(b) 業務の成果
1) 浅部地盤モデル作成のためのデータ整備
a) ボーリングデータの収集
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の収集を行った。具体的には、加茂市（新潟県）、天童市、米沢市、川西町、高畠町（以上、山形県）、横手市（秋田県）、及び山形県から提供を受けたデータについて整理した。他の研究による成果も含め、これまでに上記 3 県であわせて 17,899 本のデータが収集され、7,061 本についてデータベース化が行われた（表 1、P292 及び図 1、P293）。
b) 強震観測点における微動観測
山形県、秋田県内における自治体、気象庁の震度観測点及び防災科学技術研究所のK-NET、KiK-net 観測点の計 168 観測点（図 2、P294）において常時微動観測を実施した。
なお、震度観測点は地震計が建物のそばまたは室内にあることが多いため、地震計のそばと建物の影響が小さいと考えられる 10～30m 程度離れた位置の 2 か所で観測を行っている。観測時間は、1 か所あたり 20 分以上とした。観測データは、現場写真、H/V（水平動／上下動）スペクトル比、地震計が設置されている正確な位置座標とともにデータベースに納めた。
289

2) 新潟県の浅部・深部統合地盤モデル作成
これまで収集したボーリングデータ等により、新潟県の浅部地盤モデル（ここでは、S波速度が 500m/s の工学的基盤以浅）を標準地域メッシュの 4 分の 1 地域メッシュ（約 250m四方）ごとに構築する。用いたボーリングデータは、本研究等で収集したもの（表 1、P292）に国土交通省及び北陸地方整備局によるデータを加えた計 10,350 本である。図 3（P295）にボーリングの位置を地形区分とあわせて示す。モデルの構築手法は大井ほか（2006）1) 及び埼玉県（2008） 2) に従っており、ここではその概略（図 4 参照、P296）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 250m 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ごと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と同じ地形区分で、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あうように、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 5、P297）から、各層の S 波速度を設定する。
以上により構築された浅部地盤モデルについて、断面図の例を図 6（P297）に示す。またモデルより求められる表層 30m の平均 S 波速度（AVS30）について、地形区分に基づく方法 4) によるものと比較して図 7（P298）に示す。平成 20 年度に作成された深部地盤全国モデル 5) とあわせることにより、新潟県の浅部・深部統合地盤モデルが作成できた。
3) 浅部・深部統合地盤モデル高度化の検討
2) で作成した浅部・深部統合地盤モデルの検証及び高度化を目的として、新潟市から長岡市にかけての地域を中心として微動観測を単点 397 か所、アレー39 か所で実施した（図8、P299）。単点では小・中学校及び高等学校の敷地内を中心に約 2km メッシュとなるよう配置し、20 分以上の観測を行った。アレー観測は震度観測点、強震観測点を中心として半径 100m 及び 300m の 7 点を基本として 3 時間の観測を行った。アレー観測によるデータから、各地点のレイリー波の位相速度の分散曲線を求めた。その結果、一部の地点にお290いて今回作成されたモデルから計算される理論分散曲線と観測から得られた分散曲線が異なっており、修正の余地が残されていることが確認された（図 9、P300）。今後、単点観測から求められる H/V の卓越周期分布（図 10、P300）も用いるとともに、さらに微動観測等の実施によって情報を追加しながら、面的に浅部・深部統合地盤モデルの高度化を行う手法を確立し適用する必要がある。
(c) 結論ならびに今後の課題
平成 20 年度に引き続き多くのボーリングデータ及び地震観測点における微動データを収集、データベース化することにより、浅部地盤モデル作成の基礎資料を得た。しかしながら、高範囲を対象とした浅部地盤モデルを作成するためには、データ量はまだ十分であるとは言えず、今後も収集を継続し、データベースを充実させることが必要である。新潟県については、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することにより、平成 20 年度に作成した深部地盤モデルとあわせることで、浅部・深部統合地盤モデルが作成できた。その一方で、新潟県内で実施した微動観測による解析結果から、今回作成した浅部・深部統合地盤モデルを初期モデルと位置づけ、地震動予測の高精度化のためにはさらに微動観測等を実施して高度化（チューニング）を行う必要があることが確認された。
(d) 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構築，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、早川讓、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．

(e) 学会等発表実績
学会等における口頭・ポスター発表
発表成果(発表題目、口頭・ポスター発表の別)

発表者氏名

発表場所
(学会等名)

発表時期

ひずみ集中帯における藤原広行，先名重樹， 地 球 惑 星 科

2009 年

強震動評価の高度化に

森川信之，工藤暢章， 学 連 合 2009

年5月

向けて(口頭発表)

大井昌弘，河合伸一

常時微動を用いた新潟平

先名重樹，森川信之， 日 本 地 震 工

291

国際・国内の別
国内

年大会
2009 年国内

野周辺における浅部・深大井昌弘，工藤暢章， 学 会 大 会 －部統合地盤モデルの高度河合伸一，藤原広行

11月

2009

化の検討(口頭発表)
学会誌・雑誌等における論文掲載なし
マスコミ等における報道・掲載
なし(f) 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２２年度業務計画案
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・収集を引き続き行う。平成 21 年度までに収集したボーリングデータ等をもとに、山形県地域の浅部地盤初期モデルを作成する。また、新潟県地域において微動観測を実施し、浅部・深部統合地盤モデルの高度化に関する検討を行う。

表1

平成 21 年度までに収集したボーリングデータ（他の研究等による収集分も含む）。
新潟県

山形県

秋田県

計

平成２１年度

収集本数

231

241841

1,313

収集分

電子化本数

9273179344

平成２１年度

収集本数

6,261

3,550

8,088

17,899

までの総計

電子化本数

4,334

754

1,973

7,061292

図1

平成 21 年度までに収集した自治体等が所有するボーリングデータ（他の研究等による収集分も含む）。黒丸は平成 21 年度に収集したデータの位置を表す。

293

図2

単点微動観測を実施した山形県及び秋田県内の震度観測点と強震観測点。

294

図3

浅部地盤モデル構築に用いたデータ。（上）ボーリング位置と深度、（下）地形区分
2953) 。

図4

浅部地盤モデル構築の流れ。埼玉県（2008） 2) の図面に加筆。

296

図5大井ほか（2006） 1) による S 波速度と N 値の関係。

図6

新潟県における浅部地盤モデルの断面図の例。

297

図7（上）本研究で構築した浅部地盤モデルによる表層 30m の平均 S 波速度（AVS30）の分布。（下）地形区分に基づく AVS30 の分布 4) 。
298

図8

新潟県における微動観測を行った位置。（上）単点観測、（下）アレー観測。

299

図9

作成した浅部・深部統合地盤初期モデルから計算されるレイリー波位相速度の理論

分散曲線と微動のアレー観測から求められた結果との比較及びモデル修正方針の例（刈羽村役場）。

図 10

微動の単点観測から求められた H/V スペクトル比の卓越周期の分布。背景は地形区分 3) 。
300