工学院大学建築学部卒業論文梗概集
久田研究室

2016 年度

震源近傍の強震動予測手法に関する研究
DB13222

1. 研究の背景・目的中村

航

り量分布、すべり速度時間関数を図 1～3 に示す。断層までの近年、国や自治体によって多くの地震被害想定が公開され最短距離は 2km 程度である。対象周期は 1 秒～20 秒とした。ているが、大地震の震源断層直上ではほぼ全域が震度 6 強以

ただし、NGNH36 観測点ではフリングステップを確認するた上となるなど、歴史地震による実際の震度分布に比べて過大めに長周期側にはフィルターをかけていない。ガウス積分点評価される傾向がある。

は 1 点とし、破壊伝播速度は地震発生層以浅で 2.0km/s,発生

また、強震動レシピは地震発生層以浅のすべりを考慮して層内で 2.8km/s と使い分ける。なお、地震発生層の上端深さいないが、近年報告されているモデル、例えば引間(2012)には、防災科学技術研究所 J-SHIS の深部地盤モデル(藤原・ほよる 2011 年福島県浜通りの地震(MW6.6)などでは、地震発生か（2012）)の地震基盤深さから 2～3km 程度と考え、上部 2層以浅にもすべりが大きい小断層が確認できる。地表断層近層を発生層以浅としている。久田(1997)による理論的手法(波傍では、距離が近い地震発生層以浅のすべりが大きく影響す数積分法)により計算を行った。NGNH36 観測点における観ると推測される。そこで本研究では、震源近傍の強震動記録測記録との比較を図 4 に示す。観測記録の再現性は高く、発を震源インバージョンの対象とした既往の震源断層モデルを生層以浅が観測記録の再現に寄与していることがわかる。

収集し、震源近傍の地震動評価手法を構築(地震調査研究推進本部による強震動レシピを改善)すること、特に地震発生層以浅のすべり速度時間関数の評価手法の構築を目的とする。
0.71 0.65 0.85 2.40 2.11 0.77 0.52 0.68 0.54 0.39 0.13 0.07

2.震源インバージョン結果の収集と観測記録の再現解析

0.98 0.80 0.83 1.04 1.09 0.71 0.82 0.95 0.76 0.52 0.15 0.11

収集した震源インバージョン結果の一覧を表 1 に示す。こ0.76 0.42 0.58 0.52 0.63 0.70 0.61 0.87 0.65 0.48 0.15 0.11
0.53 0.53 0.19 0.32 0.79 1.12 1.44 1.70 1.55 1.38 0.75 0.38のうち、Hikima and Koketsu(2005)による 2004 年新潟県中0.43 0.52 0.50 0.56 0.89 1.30 1.74 2.01 1.98 1.76 1.07 0.72

越地震、引間(2012)による 2011 年福島県浜通りの地震、引間

0.31 0.57 0.89 1.09 1.21 1.65 2.03 1.82 1.36 1.05 0.98 0.99
0.29 0.68 0.82 0.77 0.71 1.28 1.92 1.57 0.65 0.51 1.20 1.11ほか(2015)による 2014 年長野県北部の地震、引間(2016)によ0.50 1.11 1.23 0.60 0.24 0.85 1.30 1.02 0.38 0.73 1.19 0.85

注) ☆は破壊開始点上げる。

図 1 対象観測点

図 2 最終すべり量分布

Dep th0.4km

slip rate(m /s)

1.6km

2.0
1.5
1.0
0.5
0.001234
tim e(s)

図 3 引間モデルのすべり速度時間関数
震源近傍で採れた観測記録を用いた震源モデルとして、引間ほか(2015、以下引間モデルとする)による 2014 年長野県北部の地震を対象に検討を行う。対象とした観測点、最終すべ

0.22
0.43
0.65
0.94
1.06
1.00

0.71 0.92 0.88 0.52 0.18 0.32 0.69 1.11 1.09 0.91 0.76 0.70 0.51を行った。ここでは 2014 年長野県北部の地震の一例を取り

2.1. 2014 年長野県北部の地震の再現解析

0.33

0.57 1.15 1.67 1.02 0.37 0.43 0.64 0.71 0.70 0.74 0.60 0.58 0.66

る 2016 年熊本地震の 4 地震について再現解析を行い、分析

表 1 収集した震源インバージョン結果

0.16

15NS

10Vel(cm/sec)

0-10-20-30速度時間関数を示す。どちらも地震発生層内のすべり速度時50

間関数はすべり速度の最大値が前半にあり関数形状は概ね対-5応する。一方、地震発生層以浅では引間モデルの方が立ち上-100

51015200510520015-520

がりが遅く幅広でレシピモデルとはその形状が大きく異なっており、これが過大評価の原因と考えられる。

10-10-15-2050-5051015200510time(sec)

1520time(sec)(a) 観測記録との比較(青：観測
NS

175

赤：解析)
EW

175

150150観測125100Vel(cm/sec)

引間モデル 全体

75
発生層内

5025

観測

125100引間モデル 全体

7525

発生層以浅

0(a) 拡張レシピモデル

発生層内

50

発生層以浅

810121416182002468time(s)

NS

175

101214161820time(s)

20EW

175

150

150125Dis(cm)

観測

100

引間モデル 全体7550

観測125100引間モデル 全体

75
発生層内

50

発生層内

2525
発生層以浅

00246810121416200246time(s)8101214160-10-20-30発生層以浅

018NS10Vel(cm/sec)

618020510time(s)5

図 4 速度・変位波形の再現例(NGNH36 観測点、引間モデル)

0Dis(cm)(b) 地震発生層内・以浅の比較

3. 強震動レシピを用いた地震動評価

層面を 2 メッシュ分スライドしている。アスペリティは引間

5Vel(cm/sec)-10-200-30
0

51015

5515201520EW

510time(sec)3025201510
50-5Dis(cm)-5-10-15-20051015200510time(sec)time(sec)(b) 拡張レシピモデル(青：観測NS200

赤：解析)
EW200

175Vel(cm/sec)

20赤：解析)00Dis(cm)

10time(sec)3020100-10-20-3020time(sec)175
観測150125

拡張レシピ全体

10075発生層内

5025観測150125

拡張レシピ全体

10075発生層内

50発生層以浅

25発生層以浅

00246810121416182002468time(s)1214161820EW

175

150Dis(cm)10time(s)NS175

リングステップを含む長周期側が過小評価、拡張レシピモデ

因は地震発生層以浅のすべり速度時間関数にある。図 7 に引200

算結果と観測記録の比較を図 6 に示す。レシピモデルではフ発生層以浅のみで概ね再現できていることがわかる。この原

15NS

100

震源近傍の観測点においては地震発生層以浅の寄与が大きく、1020数積分法)により計算を行った。NGNH36 観測点における計ルでは短周期側が過大評価となっていることがわかる。また、150(a) レシピモデル(青：観測度は地震発生層以浅・発生層内ともに 2.45km/s とした。すべ期は引間モデルと同様とし、久田(1997)による理論的手法(波205time(sec)

り速度時間関数は、中村・宮武(2000)による近似式(以下、中15-5モデルにおいてすべりの大きな位置に設定した。破壊伝播速村・宮武関数)を用いる。対象観測点、ガウス積分点、対象周10time(sec)20-100

レシピモデルと拡張レシピモデルの最終すべり量分布を図
レシピモデルは地震発生層上端を 2～3km 程度と仮定し、断5103.1. 2014 年長野県北部の地震の再現解析
5 に示す。拡張レシピモデルの断層位置は引間モデルと同様、0-15

動レシピでは対象としていない地震発生層以浅を含むモデルの一例を取り上げる。

EW

15デル化を行い再現性を確認する。前章の結果を踏まえ、強震について分析を行う。前章と同様、2014 年長野県北部の地震

151050-5-10-1520-5前章で扱った 4 地震に対して、強震動レシピに基づいてモ(以下、拡張レシピモデル)も作成し、地震発生層以浅の影響

15time(sec)Dis(cm)4Vel(cm/sec)

2Vel(cm/sec)0(b) レシピモデル

図 5 最終すべり量分布(☆は破壊開始点)

0150

125

観測

100Dis(cm)Vel(cm/sec)

15time(sec)Dis(cm)Dis(cm)time(sec)

Dis(cm)間モデルと拡張レシピモデルのアスペリティにおけるすべり

EW

10Vel(cm/sec)Vel(cm/sec)

20

拡張レシピ全体

75

発生層内

50
25

観測

125
100

拡張レシピ全体

75

発生層内

50
25

発生層以浅

0

発生層以浅

002

4

68

1012time(s)1416

18200246810121416time(s)(c) 発生層内・以浅の比較(拡張レシピモデル)

1820

図 6 速度・変位波形の再現例(NGNH36 観測点)(a) 引間モデル
右：地震発生層内)(左：地震発生層以浅

注)赤：中村宮武関数

灰：引間モデル黄：三角形近似(b) 発生層以浅アスペリティにおけるすべり速度時間関数の比較(長野県北部の地震)
図 8 三角形関数近似によるすべり速度時間関数

4.1.すべり速度時間関数の妥当性の検証
前節で求めたすべり速度時間関数の妥当性を、2014 年長野(b) レシピモデル
右：地震発生層内)(左：地震発生層以浅

図 7 アスペリティにおけるすべり速度時間関数

県北部の地震を例に検証する。上部 2 層分に求めたすべり速度時間関数を適用する以外は前章の拡張レシピモデルと同条件とする。観測記録との比較を図 9 に示す。短周期側の過大

4. 震源近傍における強震動予測に適用可能なすべり速度時評価が改善され、再現性が大きく向上していることがわかる。

間関数に関する検討

特に速度波形は引間モデルと同程度の再現性となっており、前章の結果を踏まえ、収集した震源インバージョン結果か

地震発生層以浅のすべり速度時間関数は妥当であると考えられる。

対象としたのは引間（2012）による 2011 年福島県浜通りの20地震の井戸沢断層と、引間ほか（2015）による 2014 年長野

100-10-20-301015度は引間モデルと同程度であり、ピークは 0.5 秒であるが幅-15051015200NSVel(cm/sec)Vel(cm/sec)

三角形近似 全体8060発生層内204TW51005time(s)(a) 三角形関数の重ね合わせによるすべり速度時間関数

60

発生層内
発生層以浅

02

4681012141618200

24681012100観測

60161820EW

1208014time(s)NS三角形近似 全体403

三角形近似 全体

80time(s)1200観測10020発生層以浅
0TW4

すべり速度EW

12040Dis(cm)0.1赤：解析)

140

100

TW30.0510160
観測12040Dis(cm)slip rate(m/s)

5time(sec)00.15200time(sec)TW20.2155-51400.25

2010-10160

TW11515-200.4

0.310time(sec)(a) 観測記録との比較(青：観測0.35

2520-5形状の乖離は改善している。

10-50time(sec)

広な形状となっており、中村・宮武関数で課題であった関数

05200Dis(cm)に、求めたすべり速度時間関数を図 8 に示す。最大すべり速552nd half rise time)と三角形の立ち上がりの間隔 (intervalEW

10-100用いる。ここでは三角形の立ち上がりと下がりの時間(1st・time)を試行錯誤的に求めた。2014 年長野県北部の地震を例

Vel(cm/sec)

すべり速度時間関数の作成には三角形関数の重ね合わせを15NSDis(cm)

県北部の地震、引間(2016)による 2016 年熊本地震である。

Vel(cm/sec)

ら地震発生層以浅の平均的なすべり速度時間関数を求める。

観測

80三角形近似 全体

60発生層内40発生層内2020発生層以浅0024681012time(s)1416発生層以浅01820024681012time(s)14(b) 発生層内・以浅の比較(三角形近似)

161820図 9 三角形関数近似によるすべり速度時間関数を用いた速6)地震調査研究推進本部：震源断層を特定した地震の強震動予測手法(「レシピ」)、2016 年 6 月

度・変位波形の再現例(NGNH36 観測点)

7)日本建築学会：地盤震動と強震動予測-基本を学ぶための重要項目-

5.まとめと課題
既往の震源インバージョン結果を収集し、インバージョン

8)壇一男：内陸地震による強震動予測のための断層モデルの結果とレシピに基づく震源断層モデルを対象に理論的手法

設定方法－活断層情報の捉え方とアスペリティモデルの力学(波数積分法）を用いて地震動評価を行い、すべり速度時間関特性－、ORI 研究報告、2008 年 6 月

数が観測記録の再現性に与える影響について検討を行った。

9)中村光洋・宮武隆：断層近傍強震動シミュレーションのた

断層最短距離が 2km 程度以内の震源近傍の観測点では、レシ

めの滑り速度時間関数の近似式、地震 2,53,1-9、2000 年

ピモデルを用いた場合に、地震発生層以浅を考慮すると過大

10)引間和人(2012)：2011 年 4 月 11 日福島県浜通りの地震評価となり、考慮しない場合には過小評価となることがわか(Mj7.0)の震源過程－強震波形と再決定震源による 2 枚の断層った。これは地震発生層以浅のすべり速度時間関数の形状が面の推定－,地震,第 2 輯,第 64 巻,pp.243-256

インバージョン結果とレシピとで大きく異なっていることが

11)原子力規制委員会：平成 26 年度事後評価調査票,(D05) 福原因である。そこで、インバージョン結果から地震発生層以島第一事故を踏まえた震源極近傍の地震動評価の高度化

浅のすべり速度時間関数を三角形関数の重ね合わせで近似し、12)気象庁地震火山部：緊急地震速報の概要や処理手法に関す

地震発生層内に中村・宮武関数を、地震発生層以浅に求めたる技術的参考資料,平成 20 年 7 月 29 日

近似式を適用して再評価を行った。いずれの地震も再現性が13)Sakai,Hirata,Kato,Iwasaki,Kanazawa(2005) ： Multi-向上したが、熊本地震では改善幅が小さい結果となった。地fault

震の規模が大きいことが原因と考えられ、今後より大きな規

Earthquake

模の地震にも適用可能なすべり速度時間関数について検討をSpace,57,417-422,2005行う必要がある。

14) 防 災 科 学 技 術 研 究 所

systemoftheand2004

itsMid-Niigata

Prefecture

aftershocks,EarthPlanets

J-SHIS Map ： http://www.j-shis.bosai.go.jp/map/
15)藤原広行、河合伸一、青井真、森川信之、先名重樹、東宏

謝辞本研究で使用した震源断層モデル及び観測記録は、樹、大井昌弘、はお憲生、長谷川信介、前田宜浩、岩城麻子、

Prof.Paul Martin Mai による「SRCMOD」、防災科学技術研

若松加寿江、井元政二郎、奥村俊彦、松山尚典、成田章：東日究所 強震観測網(K-NET,KiK-net)HP、防災科学技術研究所

本大震災を踏まえた地震ハザード評価の改良に向けた検討、J-SHIS HP、引間和人氏(東京電力)によるものです。一部図

防災科学技術研究所研究資料、第 379 号、2012の作成には GMT を使用しています。ここに、記してお礼申

16)引間和人：強震波形を用いた 2016 年熊本地震の本震・前し上げます。

震の震源過程解析、日本地震工学会第 12 回年次大会梗概集、
2016、P4-17.

参考文献17)引間和人：2011 年 4 月 11 日福島県浜通りの地震(MJ7.0)

1)引間和人，中村亮一，植竹富一（2015）：2014 年長野県北の震源過程、地震 2、第 64 巻、2012、pp.243-256.

部の地震（Mj6.7）の震源過程～震源近傍の広帯域地震波形を

18)中央防災会議 首都直下地震モデル検討会：首都直下のＭ考慮した解析～，日本地震学会講演予稿集 2015 年度秋期大７クラスの地震及び相模トラフ沿いのＭ8 クラスの地震等の会，S15-14

震源断層モデルと震 度分布・津波高等に関する報告書、

2)久田嘉章（1997）：成層地盤における正規モード解及びグリ

http://www.bousai.go.jp/kaigirep/chuobou/senmon/shutoch

ーン関数の効率的な計算法，日本建築学会構造系論文集，第okkajishinmodel/pdf/dansoumodel_02.pdf. 2013

501 号，pp.49-56

19) 久田嘉章：活断層近傍における強震動予測手法の工学的3) 防 災 科 学 技 術 研 究 所 強 震 観 測 網 (K-NET,KiK-net) ：適用に関する諸課題について(その 2)、日本地震学会講演予稿

http://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/

集 2015 年度秋期大会、2015 年、S22-12.

4)Prof.Paul Martin Mai

Finite-Source Rupture Model

Database(SRCMOD)：http://equake-rc.info/srcmod/5)K.Hikima and K.Koketsu：Rupture processes of the 2004
Chuetsu (mid-Niigata prefecture) earthquake, Japan:A

seriesofevents

ina

complexfaultsystem,

GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS, VOL. 32, L18303,
doi:10.1029/2005GL023588, 2005