ひずみ 24-1-5-1

平成 24 年 9 月 13 日
ひずみ集中帯の重点的調査観測・研究（5-1）浅部・深部統合地盤モデルの作成
独立行政法人

防災科学技術研究所

１．目的
本サブテーマでは、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。
２．平成 23 年度までの成果
２．１

自治体等が所有する地盤に関する情報の電子化とデータベース化

新潟、山形、秋田の各県ならびに各県内の主な市町村を訪問し、ボーリングデータの提供を依頼した。提供を受けたデータについて、電子化ならびにデータベース化を行った。
平成 23 年度末時点において、データベースに登録されたデータは、新潟県 4,758 本、山形
県 1,564 本、秋田県 1,973 本である。なお、収集したデータには他の研究等によるものも含まれている。また、平成 20 年度及び 21 年度には、震度観測点（気象庁、自治体）及び防災科研の強震観測点（K-NET、KiK-net）において単点微動観測を実施し、観測記録についてデータベース化した。これらのデータは、浅部地盤モデル作成のための基礎資料となるものである。
２．２

浅部地盤初期モデルの作成収集したボーリングデータに別途公開されているデータを加え、工学的基盤（S 波速度500～600m/s 程度）以浅の浅部地盤モデルを作成した。モデルは、標準地域メッシュの 4分の 1 地域メッシュ（約 250m 四方）ごとに以下の手順により構築した。
①

各メッシュの地形区分を判定。

②

ボーリングデータより沖積層と洪積層の境界深度及び N 値 50 の基盤深度を判定。

③

各メッシュの代表柱状データを設定。

④

S 波速度と N 値の経験的関係式（大井・他、2006）を用いて各層の S 波速度を設定。

なお、メッシュ内にボーリングデータが無い場合には、そのメッシュと地形区分が同じである最も近いメッシュのデータを採用する。以上により、新潟県（平成 21 年度）、山形県（平成 22 年度）、秋田県（平成 23 年度）の各地域の浅部地盤初期モデルをそれぞれ作成した。
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一方、工学的基盤から地震基盤（S 波速度が 3000m/s 程度以上）までの「深部地盤モデル」については、地震調査研究推進本部による「全国地震動予測地図」作成の一環として平成 20 年度に全国モデルを作成した。浅部地盤初期モデルとあわせることにより、新潟県、山形県、秋田県各地域の浅部・深部統合地盤初期モデルがそれぞれ作成された。
２．３

初期モデルの高度化

強震動予測において重要な平野部、盆地部を対象として、高密度な微動観測を実施し、観測記録から得られる H/V（水平動／上下動）スペクトル比やレイリー波の位相速度の分散曲線と初期モデルから理論的に計算されるものを比較することにより、浅部・深部統合地盤初期モデルを検証する。平成 23 年度までに、新潟県地域及び山形県地域について微動観測を実施し、初期モデルの検証を行った。
３．平成 24 年度の実施内容と進捗状況
平成 24 年度は、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、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ことを計画している。以下、現時点におけるそれぞれの進捗状況について概略を示す。
３．１

自治体等が所有する地盤に関する情報の電子化とデータベース化

平成 23 年度に山形県および秋田県の自治体（県および市町村）より提供を受けたボーリングデータについて、電子化作業ならびにデータベースへの登録作業を行う。今年度は、山形県東根市69 本

山形県南陽市21 本

山形県上山市27 本

秋田県

583 本の計 700 本について電子化とデータベースへの登録を予定しており、現在のところ、山形県内の 117 本分の作業が完了している。
３．２

初期モデルの高度化

平成 23 年度までの検討において、新潟県地域および山形県地域を対象として実施した微動アレー観測によって得られたレイリー波の位相速度の分散曲線と浅部・深部統合地盤初期モデルから理論的に計算されるものとの一致度が良くなかった地域が見られ、初期モデルを改良する必要があった。そこで、以下の方針により、浅部・深部統合地盤初期モデルを改良し、高度化することとした。

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①

浅部地盤地質層序モデルの作成
浅部地盤初期モデルは、ボーリングデータの N 値が 50 となる深さを読み取って工学的基盤面を作成するとともに、土質区分に基づいて層区分を行っていた。そのため、水平方向の連続性が考慮されていないという問題があった。そこで、
１）対象地域の地質層序を作成し、ボーリング柱状図を地質で区分する
２）各柱状図から地層の連続性を読み取る
３）地層境界データの補間、メッシュへの割り振りにより、地質構造モデルを作成
４）N 値と S 波速度の関係式等を用いて弾性波速度構造モデルとするの手順により地質層序モデルを作成した。
②

浅部地盤モデルと深部地盤モデルの接続部分への層の付加
浅部・深部統合地盤初期モデルは、浅部地盤モデルで設定した工学的基盤面（最下部）が深部地盤モデルの工学的基盤面（最上部）と同じであるとして接続していた。このとき、浅部地盤モデルで N 値が 50 となる位置として設定した工学的基盤の S 波速度（Vs）について、経験的な関係式により深部地盤モデルの工学的基盤として設定している 600m/s と仮定していたが、実際には 300m/s 程度しかない地域があることが確かめられた。そこで、そのような地域に対して、Vs=300m/s および Vs=400m/s の層を浅部地盤モデルと深部地盤モデルの間に付加することとした。両層の厚さについては、深さ数 100m の深度までの PS 検層データに基づいて設定した。
③

微動観測記録を用いたインバージョン解析による地質層序初期モデルの修正①、②で新たに作成した地質層序モデルをもとに、微動アレー観測記録により得られているレイリー波の位相速度の分散曲線と H/V スペクトル比、さらに地震観測点における地震観測の R/V（Radial 方向成分／上下動）スペクトル比を用いたインバージョン解析により、浅部地盤モデル部分における各層の S 波速度および深部地盤モデル部分における各層の境界面深さを修正する（図 1）。
現在、新潟県地域における上記高度化の検討はほぼ終了しており、引き続き、山形県地域、秋田県地域についても同様に浅部・深部統合地盤初期モデルの高度化の検討を進める。
そのため、平野部および内陸の盆地を対象として、単点 401 地点及びアレー42 地点の微動観測を実施している（図 2）。単点観測は約 2km 間隔で 1 地点 20 分以上観測する。アレー観測は震度計観測点等を中心として半径 100m、200m、400m の 10 点で構成される三角形アレーとし、1 アレーにつき 70 分程度観測を行う。現在のところ、観測はほぼ終了しており、今後はデータの分析を進めていく。

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４．成果のとりまとめ
本サブテーマの 5 年間の成果として、新潟県・山形県・秋田県地域を対象として収集したボーリングデータおよび微動観測記録のデータベース化がなされ、浅部地盤モデルの作成および、浅部・深部統合地盤初期モデルの改良・高度化のための基礎資料として有効に活用された。また、これまでの浅部地盤初期モデルの作成と深部地盤と合わせた統合初期モデルの高度化に関する検討の結果、本サブテーマの目的である新潟県－山形県－秋田県地域をつないだ浅部・深部統合地盤モデルが出来あがる。

図 1 新潟県地域におけるモデル高度化の例（レイリー波の位相速度の比較）。○は観測、黒は初期モデル、青は地質層序モデル、桃はインバージョンによる修正モデル。

図。右：ア
微動観測実施地点。左：単点位置（●は学校 108 点、▲はその他 293 点）
レー位置（●は K-NET、KiK-net 観測点、●は震度観測点、●は学校等、計 42 地点）。
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