工学院大学建築系学科久田研究室 2004 年度卒業論文梗概
関東平野における周波数特性を考慮した地盤増幅率に関する研究
D3-00050
1.背景と目的

表1

構造物の耐震設計をする上で構造物に作用する地震動を予測することが極めて重要であり対象となる地点で予測される地震動を適切に評価する必要がある。また、地震防災を考える上では、その地域がどれだけ地震動による影響を受け易いかを評価しておくことが重要となる。
広域に渡って地震動分布を推定するために、現在は最大速度振幅における増幅度を用いることが多い［松岡・翠川（1994）］(1)。これは比較的被害との相関が良いと言われるが、近年の構造物の周期特性は短周期から長周期まで様々であり、対象構造物の周期帯をカバーしているとは必ずしも言えない。つまり、周期特性を考慮することができる増幅特性の評価が必要となっている。
本研究ではまず関東平野周辺に設置された強震計観測金田 淳也

本研究に用いる地震の震源位置

発生年月日
2004/10/6 23:40
2004/8/6 3:23
2004/7/10 20:072003/10/15 16:30
2003/9/20 12:54
2003/8/18 18:59
2003/5/12 0:57
2003/4/8 4:17
2003/3/13 12:12
2002/7/13 21:45
2002/6/20 8:33
2002/6/14 11:42
2002/5/19 5:00
2002/5/4 20:35
2001/12/8 4:07
2001/11/17 1:31
2001/7/20 6:02
2001/5/31 8:59
2001/5/25 15:55
2000/9/29 8:56
2000/6/3 17:54
2000/4/10 6:30
1999/12/4 14:06
1999/9/13 7:56
1999/7/15 7:56
1998/11/8 21:40
1998/8/29 8:46
1998/6/24 23:52
1998/5/16 3:45
1998/1/16 10:57

Mj 震源深さM5.7 66km
M4.6 75km
M4.7 48km
M5.1 74km
M5.8 70km
M4.8 69km
M5.3 47km
M4.6 47km
M5.0 47km
M4.8 65km
M4.7 47km
M5.1 57km
M4.6 72km
M4.8 32km
M4.6 24km
M4.6 73km
M5.0 55km
M4.7 56km
M5.0 47km
M4.6 86km
M6.1 48km
M4.8 55km
M4.9 96km
M5.1 76km
M5.0 50km
M4.7 80km
M5.3 65km
M4.7 68km
M4.8 73km
M4.7 53km

震源位置茨城県南部(35゜59.1'N 140゜5.5'E)
千葉県北西部(35゜36.7'N 140゜3.5'E)
茨城県南部(36゜4.6'N 139゜53.3'E)
千葉県北西部(35゜36.6'N 140゜3.1'E)
千葉県南部 (35゜12.9'N 140゜18.2'E)
千葉県北西部(35゜48.0'N 140゜6.7'E)
茨城県南部(35゜51.9'N 140゜5.3'E)
茨城県南部(36゜4.1'N 139゜54.7'E)
茨城県南部(36゜5.2'N 139゜51.5'E)
茨城県南部(35゜59.7'N 140゜7.6'E)
千葉県北東部(35゜44.4'N 140゜42.3'E)
茨城県南部(36゜12.7'N 139゜58.8'E)
千葉県北西部(35゜38.5'N 140゜12.9'E)
千葉県北東部(35゜27.6'N 140゜24.5'E)
神奈川県西部(35゜32.2'N 139゜8.9'E)
千葉県北西部(35゜36.9'N 140゜4.9'E)
茨城県南部(36゜9.5'N 139゜48.9'E)
茨城県南部(36゜10.3'N 139゜48.6'E)
千葉県北東部(35゜45.3'N 140゜40.1'E)
神奈川県東部(35゜31.8'N 139゜42.5'E)
千葉県北東部(35゜41.1'N 140゜44.9'E)
茨城県南部(36゜11.2'N 140゜3.8'E)
鹿島灘 (35゜55.7'N 140゜46.3'E)
千葉県北西部(35゜35.6'N 140゜9.7'E)
千葉県北東部(35゜55.9'N 140゜26.6'E)
東京湾 (35゜37.6'N 140゜2.5'E)
東京湾 (35゜37.7'N 140゜1.9'E)
茨城県南部(36゜9.0'N 140゜6.1'E)
千葉県南部(34゜56.0'N 139゜55.5'E)
千葉県南部(35゜12.9'N 140゜19.3'E)点（K-net、SK-net）557 個の中のいずれか 1 個以上で観測記録がある M4.6 以上の地震 31 個を対象に、スペクトル領域での線形インバージョン手法を用いて震源特性・伝播経 路 特 性 ・ 地 盤 増 幅 特 性 を 分 離 す る ［ 岩 田 ・入倉（1986）］ (2)。また、理論との整合性を得る。
分離された地盤増幅特性は地震基盤（Vs=3000m/s 相当）から地表までの増幅特性を示すものとなり、深層地盤による長周期増幅率も考慮されている。こうして得られた増幅特性を、面的に拡大させるために地形分類および表層 30m 平均 S 波速度と対応させる。そして、周期特性に考慮した増幅特性を考慮する必要があることを証明する。
２.地震動特性の分離解析に用いたデータは関東平野周辺で発生した M4.6〜6.1、震源深さ 24〜96km の 31 個の地震による関東平
野内の K-net・SK-net 観測点で得られたものである（表 1

図１ ★が震源位置 ●が観測点とする振動数範囲は 0.5Hz〜10Hz(0.1 秒〜2 秒)であった。

又は図 1）。なお震源距離が 200km を超えるものおよび本年度は解析対象の地震を見直すことにより、0.3Hz〜SN 比が良くないものは解析対象から外してある。

20Hz(0.05 秒〜3 秒)まで広げた。このインバージョンに地表で観測される地震動の S 波部分は次式で近似できる。

は震源特性と地盤増幅特性との間でトレードオフが生じexp(−πfR ij / Qs (f )Vsij )てしまうので、何らかの拘束条件が必要となる。ここで

R ij

は経験的増幅特性評価法［鶴来・他（1997）］(4)を用いてここで Oij(f)は i 番目の地震の j 番目の観測点における S

K-net 観測点の SIT012（飯能）、TKY002（桧原）の地震波 部分の観測スペクトル。Si(f)は i 番目の地震の震源ス

基盤相当から地表までの増幅特性を評価し、それらを拘ペ クトル。Gj(f)は j 番目の観測点における地盤増幅特性束条件として用いた。2 点の拘束を用いることで、個々を示すスペクトル。Rij は i 番目の地震の震源から j 番目を絶対値とするのではなく、相互に作用し合った結果がの観測点までの距離。Qs(f)は S 波の減衰特性を表す値の得られる。また、減衰を示す Qs 値は、関東地下深部の逆数。VSij は i 番目の地震の震源から j 番目の観測点に至複雑な地帯構造を考慮し、地震発生域により 4 つに分けるまでの平均的な S 波速度をそれぞれ示している。て評価した（表 2 参照）。

Oij (f ) = Si (f )G j (f )(3)

去年度の研究 で用いた地震には規模の小さいものも分離された Qs 値・震源スペクトル・増幅率をそれぞれ含まれており低振動数領域では信頼性が欠け、解析対象

図 2、図 3、図 4 に示す。Qs 値の図には既往の研究で得D3-00050

られた値も併記してある。高振動数になるに従い減衰が３ .サイト特性と地形分類小さくなっていく傾向が見さくなっていく傾向が見られ、太平洋プレート内で発られ、太平洋プレート内で発拘束条件を地震基盤から地表までの増幅率とすること生した地震は特にその傾向が強い。震源スペクトルは高−2に より、インバージョンで得られたサイト特性は各観測で減少しており、経験的震源則

点 における地震基盤から地表に至る構造を反映したものに当てはまる。増幅率は関東平野の堆積層に合う結果ととなると考えられる。増幅特 性の短周期領域での値（0.1なった。以上のことから、既往の研究で得られた値と矛〜0.5 秒の平均値）と長周期領域での値（0.5〜1.5 秒の平盾しない値が得られた。こうして得られた増幅特性も良均値）を各観測点で計算し、その観測点の位置する地形い傾向が得られているはずである。三つを例に挙げるが、分類と対応付けて地形分類毎にその値の平均値を求めた。

理論との整合性が得られた(図 5 参照)。

例として山地、ローム台地、埋立地を図 6{太線が平均値、地震発生域

細線が平均値±σ、（）内は母体数}に示す。

地震タイプ母体数
A:太平洋プレート内
5
B:太平洋プレートとフィリピン海プレートの境界 15
3
C:フィリピン海プレート内
D:フィリピン海プレートと陸のプレートの境界
8
計
31100

10010

100.1

A

1100 0.1

1 振動数(Hz) 10B

図6CD

1.E-0210010

11.E-01

ローム台地（169）増幅

山地(14)

増幅

表2

増幅

振動数になるに従いω

埋立地(22)11 振動数(Hz) 101000.1

1 振動数(Hz) 10100

増幅特性平均値

４ .表層 30m 平均 S 波速度との対応

加藤・他（1998）
山中・他（1998）

1/Qs

PS 検層が行われている観測点で表層 30m 平均 S 波速度 を計算し、短周期領域、長周期領域の増幅率との対応

1.E-03

関 係を調べた（図 7）。すると、長周期領域 の方が相関の良い結果となり、短周期領域には相 関はみられない結果
1.E-04振動数(Hz)

図210となった。

100

Qs 値

1.E+ 07

変位スペクトル(cm*sec)

1.E+ 06

ω -2

1.E+ 05

100

100

増幅率

1増幅率

0.1

10101.E+ 04
1.E+ 03

111.E+ 02

100
1.E+01
0.1

110AVS

1000

100

図 7（左）短周期領域

100AVS

1000（右）長周期領域

振動数(Hz)

図3

震源スペクトル

５ ．今後の課題
インバージョンで得られたサイト特性は地震基盤から地 表に至る構造によるものなので、それぞれ定量的に分離
評 価可能 に できるようにしたい。表層と深層に分けて評価する手法を開発 し結果をまとめる。
【謝辞】
本研究において、株式会社 篠塚研究所の川上洋介氏には多くの時間と労力をさいた熱心なご指導・ご協力をいただきました。また、防災科学研究所のK-NET，首都圏強震動総合ネットワーク

SK-NETの地震観測記録を使用させていただきました。ここに記して感謝の意を表します。

短周期（0．1〜0．5 秒平均値）長周期（0．5〜1．5 秒平均値）

図4
100100(1)松岡昌志・翠川三郎(1994):国土数値情報とサイスミックマイクロゾーニング:第22 回地震振100

動シンポジウム資料集、p23‑34

増幅率CHB002

増幅率KNG004

増幅率CHB015

増幅率図【参考文献】(2)岩田知孝・入倉孝次郎(1986):観測された地震波から、震源特性・伝播経路特性及び観測点近101010(3)川上洋介（2004）：地震記録より推定した関東平野におけるサイト特性と地形分類との関係

傍の地盤特性を分離する試み:地震2,第39巻、p579‑593(4)鶴来雅人・田居優・入倉孝次郎・古和田明(1997):経験的サイト増幅特性評価手法に関する検討:地震2,第50巻,p215‑2271110.1

1 振動数（Hz） 10

1000.1

1 振動数（Hz） 10

図5D3-00050

1000.1

理論増幅率

1 振動数（Hz） 10100